Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JP6468688B2 - Semiconductor device and manufacturing method thereof - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JP6468688B2 - Semiconductor device and manufacturing method thereof - Google Patents

Semiconductor device and manufacturing method thereof Download PDF

Info

Publication number
JP6468688B2
JP6468688B2 JP2017054256A JP2017054256A JP6468688B2 JP 6468688 B2 JP6468688 B2 JP 6468688B2 JP 2017054256 A JP2017054256 A JP 2017054256A JP 2017054256 A JP2017054256 A JP 2017054256A JP 6468688 B2 JP6468688 B2 JP 6468688B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
transistor
gate
logic circuit
power supply
input
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2017054256A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2017162539A (en
Inventor
小山 潤
潤 小山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Original Assignee
Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd filed Critical Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Publication of JP2017162539A publication Critical patent/JP2017162539A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6468688B2 publication Critical patent/JP6468688B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C19/00Digital stores in which the information is moved stepwise, e.g. shift registers
    • G11C19/28Digital stores in which the information is moved stepwise, e.g. shift registers using semiconductor elements
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K19/00Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits
    • H03K19/02Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits using specified components
    • H03K19/08Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits using specified components using semiconductor devices
    • H03K19/094Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits using specified components using semiconductor devices using field-effect transistors
    • H03K19/0944Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits using specified components using semiconductor devices using field-effect transistors using MOSFET or insulated gate field-effect transistors, i.e. IGFET
    • H03K19/09441Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits using specified components using semiconductor devices using field-effect transistors using MOSFET or insulated gate field-effect transistors, i.e. IGFET of the same canal type
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C7/00Arrangements for writing information into, or reading information out from, a digital store
    • G11C7/22Read-write [R-W] timing or clocking circuits; Read-write [R-W] control signal generators or management 
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K19/00Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits
    • H03K19/01Modifications for accelerating switching
    • H03K19/017Modifications for accelerating switching in field-effect transistor circuits
    • H03K19/01707Modifications for accelerating switching in field-effect transistor circuits in asynchronous circuits
    • H03K19/01714Modifications for accelerating switching in field-effect transistor circuits in asynchronous circuits by bootstrapping, i.e. by positive feed-back

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Computing Systems (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Logic Circuits (AREA)
  • Control Of Indicators Other Than Cathode Ray Tubes (AREA)
  • Shift Register Type Memory (AREA)
  • Liquid Crystal Display Device Control (AREA)
  • Thin Film Transistor (AREA)

Description

トランジスタを用いた半導体装置に関する。または、その駆動方法に関する。 The present invention relates to a semiconductor device using a transistor. Or it relates to the driving method.

シフトレジスタ等の半導体装置を、pチャネル型トランジスタ及びnチャネル型トランジ
スタの両方を用いて構成するよりも、例えばnチャネル型トランジスタのみを用いて構成
する等、単極性のトランジスタを用いて構成することによって、作製工程を簡略化するこ
とができる。単極性のトランジスタを用いて構成され、CMOS(Complement
ary MOS)と同様の機能を有する回路は、ユニポーラCMOSとも言われる。単極
性のトランジスタを用いて構成されたシフトレジスタは、例えば特許文献1に開示されて
いる。
A semiconductor device such as a shift register is configured using a unipolar transistor, for example, using only an n-channel transistor rather than using both a p-channel transistor and an n-channel transistor. Thus, the manufacturing process can be simplified. Comprised of unipolar transistors, CMOS (Complement
A circuit having a function similar to that of (ary MOS) is also referred to as unipolar CMOS. A shift register configured using a unipolar transistor is disclosed in Patent Document 1, for example.

図7は、特許文献1に開示されたシフトレジスタの一部の構成を示す回路図である。シフ
トレジスタは、図7に記載した段80を複数設け、縦続接続(カスケード接続)した構成
とすることができる。段80は、トランジスタ81、トランジスタ82、トランジスタ8
3、トランジスタ84、容量素子85を有する。段80に含まれるトランジスタ(トラン
ジスタ81乃至トランジスタ84)は、全てnチャネル型トランジスタとすることができ
る。こうして、シフトレジスタに含まれるトランジスタの全てをnチャネル型トランジス
タとすることができる。
FIG. 7 is a circuit diagram illustrating a partial configuration of the shift register disclosed in Patent Document 1. In FIG. The shift register may have a configuration in which a plurality of stages 80 illustrated in FIG. 7 are provided and connected in cascade (cascade connection). Stage 80 includes transistor 81, transistor 82, transistor 8
3, a transistor 84, and a capacitor 85. The transistors (transistors 81 to 84) included in the stage 80 can all be n-channel transistors. Thus, all the transistors included in the shift register can be n-channel transistors.

段80において、トランジスタ81のドレインは端子C1に接続され、クロック信号CL
Kが入力される。トランジスタ81のソースは、出力端子OUT及びトランジスタ82の
ドレインに接続される。出力端子OUTから出力される信号が段80の出力信号となる。
トランジスタ81のゲートはトランジスタ83のソースに接続される。トランジスタ82
のソースは端子VSSに接続され、低電源電位(例えば、接地電位等)が与えられる。ト
ランジスタ82のゲートは端子C2に接続され、クロック反転信号CLKBが入力される
。なお、クロック反転信号CLKBは前述のクロック信号CLKの反転信号(論理値が反
転した信号)である。トランジスタ83のゲートとドレインは入力端子INに接続される
。入力端子INには1段前の段80の出力信号が入力される。トランジスタ83のソース
はトランジスタ84のドレインと接続される。トランジスタ84のソースは端子VSSに
接続され、低電源電位(例えば、接地電位等)が与えられる。トランジスタ84のゲート
は後段(1段後)の段80の出力端子OUTと接続される。容量素子85は、トランジス
タ81のゲートとソースの間に設けられる。
In stage 80, the drain of transistor 81 is connected to terminal C1 and clock signal CL
K is entered. The source of the transistor 81 is connected to the output terminal OUT and the drain of the transistor 82. The signal output from the output terminal OUT becomes the output signal of the stage 80.
The gate of transistor 81 is connected to the source of transistor 83. Transistor 82
Are connected to the terminal VSS and supplied with a low power supply potential (eg, ground potential). The gate of the transistor 82 is connected to the terminal C2, and the clock inversion signal CLKB is input. Note that the clock inversion signal CLKB is an inversion signal (a signal whose logic value is inverted) of the clock signal CLK described above. The gate and drain of the transistor 83 are connected to the input terminal IN. The output signal of the previous stage 80 is input to the input terminal IN. The source of the transistor 83 is connected to the drain of the transistor 84. The source of the transistor 84 is connected to the terminal VSS and is supplied with a low power supply potential (for example, a ground potential). The gate of the transistor 84 is connected to the output terminal OUT of the subsequent stage (one stage later) stage 80. The capacitor element 85 is provided between the gate and the source of the transistor 81.

段80において、出力信号のハイレベル電位はクロック信号CLKのハイレベル電位とな
り、出力信号のローレベル電位は低電源電位となる。段80を複数有するシフトレジスタ
は、複数の段80から順に出力される出力信号を用いて複数の負荷を駆動する。例えば、
シフトレジスタを表示装置の走査線駆動回路に用いた場合には、当該負荷は走査線及び当
該走査線に接続された素子等に相当する。
In the stage 80, the high level potential of the output signal becomes the high level potential of the clock signal CLK, and the low level potential of the output signal becomes the low power supply potential. A shift register having a plurality of stages 80 drives a plurality of loads using output signals sequentially output from the plurality of stages 80. For example,
In the case where a shift register is used for a scan line driver circuit of a display device, the load corresponds to a scan line, an element connected to the scan line, or the like.

特開2006−24350号公報JP 2006-24350 A

特許文献1に開示されたシフトレジスタでは、出力信号のハイレベル電位はクロック信号
CLKのハイレベル電位となる。つまり、クロック信号CLKのハイレベル電位によって
、負荷(シフトレジスタによって駆動される素子やシフトレジスタから信号が入力される
配線等に相当)を駆動する構成である。そのため、クロック信号CLKを生成する回路(
以下、クロック信号生成回路ともいう。)は大きな電流駆動能力が必要となる。回路の電
流駆動能力を大きくするためには、当該回路を構成する素子のサイズ(例えば、トランジ
スタのチャネル幅やチャネル長)を大きくする、大きなサイズの素子で構成されるバッフ
ァを設ける等が必要となり、回路面積が増大する。そこで本発明は、電流駆動能力がより
小さなクロック信号生成回路を適用することが可能なシフトレジスタを提供することを課
題の一つとする。
In the shift register disclosed in Patent Document 1, the high level potential of the output signal is the high level potential of the clock signal CLK. That is, the load (corresponding to an element driven by the shift register, a wiring to which a signal is input from the shift register, or the like) is driven by the high level potential of the clock signal CLK. Therefore, a circuit that generates the clock signal CLK (
Hereinafter, it is also referred to as a clock signal generation circuit. ) Requires a large current drive capability. In order to increase the current drive capability of a circuit, it is necessary to increase the size of the elements constituting the circuit (for example, the channel width and channel length of the transistor), and to provide a buffer composed of large-sized elements. The circuit area increases. Accordingly, an object of the present invention is to provide a shift register to which a clock signal generation circuit having a smaller current driving capability can be applied.

なお、この課題の記載は、他の課題の存在を妨げるものではない。これ以外の課題は、明
細書、図面、特許請求の範囲などの記載から、自ずと明らかとなるものであり、明細書、
図面、特許請求の範囲などの記載から、これ以外の課題を抽出することが可能である。
Note that the description of this problem does not disturb the existence of other problems. Other problems will be apparent from the description of the specification, drawings, claims, and the like.
Issues other than this can be extracted from the description of the drawings, the claims, and the like.

本発明の半導体装置の一態様は、スイッチと、導通状態となった当該スイッチを介して入
力信号が入力端子に入力される論理回路と、を有する。なお、論理回路とは、入力端子(
入力端子が複数ある場合は、複数の入力端子のうちの1つに相当)に入力される信号の論
理値を反転して出力端子から出力する回路(例えば、インバータ回路)を示す。スイッチ
は、その導通状態又は非導通状態がクロック信号(またはその反転信号)によって選択さ
れる。一方、論理回路は、配線(以下、高電源線ともいう)から高電源電位が供給され、
また、別の配線(以下、低電源線ともいう)から低電源電位が供給され、高電源線と出力
端子との電気的接続、及び/または、低電源線と出力端子との電気的接続を選択すること
によって、入力端子(入力端子が複数ある場合は、複数の入力端子のうちの1つに相当)
に入力される信号の論理値を反転して出力端子から出力する。そして、論理回路の出力を
半導体装置の出力とする。こうして、半導体装置によって駆動される負荷(例えば、バス
ラインや、バスラインに接続された素子等)は、高電源線または低電源線と電気的に接続
されて駆動される。なお、クロック信号生成回路は、半導体装置に含まれてもよいし、半
導体装置の外部回路であってもよい。また、負荷を含めて半導体装置としてもよい。
One embodiment of a semiconductor device of the present invention includes a switch and a logic circuit in which an input signal is input to an input terminal through the switch that is turned on. Note that a logic circuit is an input terminal (
In the case where there are a plurality of input terminals, a circuit (for example, an inverter circuit) that inverts the logical value of a signal input to the input terminal and outputs the inverted signal from the output terminal is shown. The switch is selected to be conductive or non-conductive by a clock signal (or its inverted signal). On the other hand, the logic circuit is supplied with a high power supply potential from a wiring (hereinafter also referred to as a high power supply line).
Further, a low power supply potential is supplied from another wiring (hereinafter also referred to as a low power supply line), and an electrical connection between the high power supply line and the output terminal and / or an electrical connection between the low power supply line and the output terminal is performed. By selecting an input terminal (if there are multiple input terminals, it corresponds to one of the multiple input terminals)
The logic value of the signal input to is inverted and output from the output terminal. The output of the logic circuit is used as the output of the semiconductor device. Thus, a load (for example, a bus line or an element connected to the bus line) driven by the semiconductor device is driven by being electrically connected to the high power line or the low power line. Note that the clock signal generation circuit may be included in the semiconductor device or an external circuit of the semiconductor device. Moreover, it is good also as a semiconductor device including load.

ここで、半導体装置を構成するトランジスタの全ては、同一導電型とすることができる。
つまり、スイッチ及び論理回路を構成するトランジスタの全ては、同一導電型とすること
ができる。この場合に、論理回路はブートストラップ回路を有し、当該ブートストラップ
回路を用いて出力信号を補正する構成とする。つまり、半導体装置を構成するトランジス
タの全てをnチャネル型トランジスタとし、論理回路は、入力信号がハイレベル電位の場
合には、出力端子から低電源電位を出力し、入力信号がローレベル電位の場合には、ブー
トストラップ回路を用いて出力端子の電位を上昇させることにより出力端子から高電源電
位を出力する構成とすることができる。または、半導体装置を構成するトランジスタの全
てをpチャネル型トランジスタとし、論理回路は、入力信号がローレベル電位の場合には
、出力端子から高電源電位を出力し、入力信号がハイレベル電位の場合には、ブートスト
ラップ回路を用いて出力端子の電位を低下させることにより出力端子から低電源電位を出
力する構成とすることができる。
Here, all the transistors included in the semiconductor device can have the same conductivity type.
That is, all the transistors included in the switch and the logic circuit can have the same conductivity type. In this case, the logic circuit includes a bootstrap circuit, and the output signal is corrected using the bootstrap circuit. That is, all of the transistors included in the semiconductor device are n-channel transistors, and the logic circuit outputs a low power supply potential from the output terminal when the input signal is at a high level potential and the input signal is at a low level potential. In this case, a high power supply potential can be output from the output terminal by raising the potential of the output terminal using a bootstrap circuit. Alternatively, all the transistors included in the semiconductor device are p-channel transistors, and the logic circuit outputs a high power supply potential from the output terminal when the input signal is at a low level potential and the input signal is at a high level potential. In this case, a low power supply potential can be output from the output terminal by lowering the potential of the output terminal using a bootstrap circuit.

更に、論理回路は、複数の入力端子(入力信号が入力される入力端子と、前記入力信号の
論理値が反転した信号が入力される反転入力端子)を有する構成とすることができる。そ
して、高電源線及び低電源線の一方と出力端子との電気的接続を反転入力端子に入力され
る信号によって制御し、高電源線及び低電源線の他方と出力端子との電気的接続を入力端
子に入力される信号によって制御することによって、入力端子に入力された入力信号の論
理値を反転して出力端子から出力する構成とすることができる。例えば、論理回路を構成
するトランジスタがnチャネル型トランジスタの場合には、高電源線と出力端子との間に
設けられたトランジスタのゲートを反転入力端子と電気的に接続し、当該反転入力端子に
入力される信号によって当該トランジスタのオン状態又はオフ状態を制御し、低電源線と
出力端子との間に設けられた別のトランジスタのゲートを入力端子と電気的に接続し、当
該入力端子に入力される信号によって当該トランジスタのオン状態又はオフ状態を制御す
ることによって、入力端子に入力された入力信号の論理値を反転して出力端子から出力す
る構成とすることができる。または例えば、論理回路を構成するトランジスタがpチャネ
ル型トランジスタの場合には、低電源線と出力端子との間に設けられたトランジスタのゲ
ートを反転入力端子と電気的に接続し、当該反転入力端子に入力される信号によって当該
トランジスタのオン状態又はオフ状態を制御し、高電源線と出力端子との間に設けられた
別のトランジスタのゲートを入力端子と電気的に接続し、当該入力端子に入力される信号
によって当該トランジスタのオン状態又はオフ状態を制御することによって、入力端子に
入力された入力信号の論理値を反転して出力端子から出力する構成とすることができる。
Further, the logic circuit can have a plurality of input terminals (an input terminal to which an input signal is input and an inverting input terminal to which a signal obtained by inverting the logic value of the input signal is input). The electrical connection between one of the high power line and the low power line and the output terminal is controlled by a signal input to the inverting input terminal, and the electrical connection between the other of the high power line and the low power line and the output terminal is controlled. By controlling with a signal input to the input terminal, the logic value of the input signal input to the input terminal can be inverted and output from the output terminal. For example, when a transistor included in the logic circuit is an n-channel transistor, the gate of the transistor provided between the high power supply line and the output terminal is electrically connected to the inverting input terminal, and the inverting input terminal is connected to the inverting input terminal. The on or off state of the transistor is controlled by the input signal, and the gate of another transistor provided between the low power supply line and the output terminal is electrically connected to the input terminal, and input to the input terminal By controlling the on state or off state of the transistor in accordance with the generated signal, the logic value of the input signal input to the input terminal can be inverted and output from the output terminal. Alternatively, for example, in the case where the transistor forming the logic circuit is a p-channel transistor, the gate of the transistor provided between the low power supply line and the output terminal is electrically connected to the inverting input terminal, and the inverting input terminal The on state or off state of the transistor is controlled by a signal input to the input terminal, and the gate of another transistor provided between the high power supply line and the output terminal is electrically connected to the input terminal. By controlling the on state or off state of the transistor in accordance with the input signal, the logic value of the input signal input to the input terminal can be inverted and output from the output terminal.

また、半導体装置に含まれるトランジスタは、チャネルが形成される半導体層と、半導体
層を挟んで設けられた一対のゲート電極とを有し、一対のゲート電極の一方は半導体層と
第1のゲート絶縁層を介して重畳し、一対のゲート電極の他方は、半導体層と第2のゲー
ト絶縁層を介して重畳する構成とすることができる。ここで、一対のゲート電極の一方を
当該トランジスタのゲートとする。一対のゲート電極の他方をバックゲートとも呼ぶ。一
対のゲート電極の他方(バックゲート)は、当該トランジスタのソースと電気的に接続す
ることができる。または、当該トランジスタがnチャネル型トランジスタの場合に、一対
のゲート電極の他方(バックゲート)は低電源線と電気的に接続することができる。当該
トランジスタがpチャネル型トランジスタの場合に、一対のゲート電極の他方(バックゲ
ート)は高電源線と電気的に接続することができる。なお、一対のゲート電極の一方(ゲ
ート)と他方(バックゲート)とを電気的に接続し、当該トランジスタのゲートとしても
よい。
In addition, a transistor included in the semiconductor device includes a semiconductor layer in which a channel is formed and a pair of gate electrodes provided with the semiconductor layer interposed therebetween, and one of the pair of gate electrodes includes the semiconductor layer and the first gate. The insulating layer can overlap with each other, and the other of the pair of gate electrodes can overlap with the semiconductor layer and the second gate insulating layer. Here, one of the pair of gate electrodes is a gate of the transistor. The other of the pair of gate electrodes is also referred to as a back gate. The other of the pair of gate electrodes (back gate) can be electrically connected to the source of the transistor. Alternatively, in the case where the transistor is an n-channel transistor, the other of the pair of gate electrodes (back gate) can be electrically connected to the low power supply line. In the case where the transistor is a p-channel transistor, the other of the pair of gate electrodes (back gate) can be electrically connected to the high power supply line. Note that one (gate) and the other (back gate) of the pair of gate electrodes may be electrically connected to serve as the gate of the transistor.

なお、半導体装置に含まれる複数のトランジスタそれぞれは、チャネルが形成される半導
体層と、半導体層を挟んで設けられた一対のゲート電極とを有し、一対のゲート電極の一
方は半導体層と第1のゲート絶縁層を介して重畳し、一対のゲート電極の他方は、半導体
層と第2のゲート絶縁層を介して重畳する構成とする。そして、半導体装置に含まれる複
数のトランジスタのうちいくつかは、一対のゲート電極の一方をゲートとし、一対のゲー
ト電極の他方をバックゲートとし、半導体装置に含まれる複数のトランジスタのうち他の
トランジスタは、一対のゲート電極の一方をバックゲートとし、一対のゲート電極の他方
をゲートとしてもよい。つまり、半導体装置に含まれる複数のトランジスタのうち、いく
つかと、その他のトランジスタとで、「ゲート」と「バックゲート」との位置関係を逆と
することが可能である。例えば、半導体装置に含まれる複数のトランジスタのうちいくつ
かを、半導体層の下方にゲートが設けられたボトムゲート型トランジスタとし、半導体装
置に含まれる複数のトランジスタのうち他のトランジスタを、半導体層の上方にゲートが
設けられたトップゲート型トランジスタとすることも可能である。そして、バックゲート
は、当該トランジスタのソースと電気的に接続することができる。または、当該トランジ
スタがnチャネル型トランジスタの場合に、バックゲートは低電源線と電気的に接続する
ことができる。当該トランジスタがpチャネル型トランジスタの場合に、バックゲートは
高電源線と電気的に接続することができる。なお、ゲートとバックゲートとを電気的に接
続し、当該トランジスタのゲートとしてもよい。
Note that each of the plurality of transistors included in the semiconductor device includes a semiconductor layer in which a channel is formed and a pair of gate electrodes provided with the semiconductor layer interposed therebetween. The first gate insulating layer overlaps with the other, and the other of the pair of gate electrodes overlaps with the semiconductor layer through the second gate insulating layer. In some of the plurality of transistors included in the semiconductor device, one of the pair of gate electrodes serves as a gate and the other of the pair of gate electrodes serves as a back gate. The one of the pair of gate electrodes may be a back gate and the other of the pair of gate electrodes may be a gate. That is, the positional relationship between the “gate” and the “back gate” can be reversed in some of the plurality of transistors included in the semiconductor device and the other transistors. For example, some of the plurality of transistors included in the semiconductor device are bottom-gate transistors with a gate provided below the semiconductor layer, and the other transistors among the plurality of transistors included in the semiconductor device are connected to the semiconductor layer. It is also possible to use a top gate transistor with a gate provided above. The back gate can be electrically connected to the source of the transistor. Alternatively, when the transistor is an n-channel transistor, the back gate can be electrically connected to the low power supply line. In the case where the transistor is a p-channel transistor, the back gate can be electrically connected to the high power supply line. Note that the gate and the back gate may be electrically connected to serve as the gate of the transistor.

例えば、本発明の半導体装置の一態様は、スイッチと、導通状態となった前記スイッチを
介して入力信号が入力される論理回路と、を有し、スイッチと、論理回路を構成するトラ
ンジスタの全ては、nチャネル型トランジスタであり、スイッチは、導通状態又は非導通
状態がクロック信号によって選択され、論理回路は、ブートストラップ回路と、入力信号
が入力される入力端子と、入力信号の論理値が反転した信号が入力される反転入力端子と
、出力端子と、を有し、高電源線から高電源電位が供給され、低電源線から低電源電位が
供給され、高電源線と出力端子との電気的接続を反転入力端子に入力される信号によって
制御し、低電源線と出力端子との電気的接続を入力端子に入力される信号によって制御す
ることによって、入力信号がハイレベル電位の場合には、出力端子から低電源電位を出力
し、入力信号がローレベル電位の場合には、ブートストラップ回路を用いて出力端子の電
位を上昇させることにより出力端子から高電源電位を出力し、nチャネル型トランジスタ
は、チャネルが形成される半導体層と、半導体層を挟んで設けられた一対のゲート電極と
を有し、一対のゲート電極の一方は半導体層と第1のゲート絶縁層を介して重畳し、一対
のゲート電極の他方は、半導体層と第2のゲート絶縁層を介して重畳し、一対のゲート電
極の他方は、ソースと電気的に接続される。
For example, one embodiment of a semiconductor device of the present invention includes a switch and a logic circuit to which an input signal is input through the switch that is in a conductive state. The switch and all of the transistors included in the logic circuit Is an n-channel transistor, and the switch is selected to be conductive or non-conductive by a clock signal. The logic circuit has a bootstrap circuit, an input terminal to which an input signal is input, and a logical value of the input signal. An inverted input terminal to which an inverted signal is input, and an output terminal; a high power supply potential is supplied from a high power supply line; a low power supply potential is supplied from a low power supply line; By controlling the electrical connection with the signal input to the inverting input terminal and controlling the electrical connection between the low power line and the output terminal with the signal input to the input terminal, the input signal is In the case of a low-level potential, a low power supply potential is output from the output terminal, and when the input signal is a low-level potential, a high power supply potential is generated from the output terminal by raising the potential of the output terminal using a bootstrap circuit. The output n-channel transistor includes a semiconductor layer in which a channel is formed and a pair of gate electrodes provided with the semiconductor layer interposed therebetween, and one of the pair of gate electrodes is insulated from the semiconductor layer and the first gate insulation. The other of the pair of gate electrodes overlaps with the semiconductor layer and the second gate insulating layer, and the other of the pair of gate electrodes is electrically connected to the source.

または例えば、本発明の半導体装置の一態様は、スイッチと、導通状態となった前記スイ
ッチを介して入力信号が入力される論理回路と、を有し、スイッチと、論理回路を構成す
るトランジスタの全ては、pチャネル型トランジスタであり、スイッチは、導通状態又は
非導通状態がクロック信号によって選択され、論理回路は、ブートストラップ回路と、入
力信号が入力される入力端子と、入力信号の論理値が反転した信号が入力される反転入力
端子と、出力端子と、を有し、高電源線から高電源電位が供給され、低電源線から低電源
電位が供給され、低電源線と出力端子との電気的接続を反転入力端子に入力される信号に
よって制御し、高電源線と出力端子との電気的接続を入力端子に入力される信号によって
制御することによって、入力信号がローレベル電位の場合には、出力端子から高電源電位
を出力し、入力信号がハイレベル電位の場合には、ブートストラップ回路を用いて出力端
子の電位を低下させることにより出力端子から低電源電位を出力し、pチャネル型トラン
ジスタは、チャネルが形成される半導体層と、半導体層を挟んで設けられた一対のゲート
電極とを有し、一対のゲート電極の一方は半導体層と第1のゲート絶縁層を介して重畳し
、一対のゲート電極の他方は、半導体層と第2のゲート絶縁層を介して重畳し、一対のゲ
ート電極の他方は、ソースと電気的に接続される。
Alternatively, for example, one embodiment of a semiconductor device of the present invention includes a switch and a logic circuit to which an input signal is input through the switch that is in a conductive state. All are p-channel transistors, and the switch is selected to be conductive or non-conductive according to the clock signal. An inverting input terminal to which an inverted signal is input, and an output terminal, a high power supply potential is supplied from a high power supply line, a low power supply potential is supplied from a low power supply line, The electrical connection is controlled by the signal input to the inverting input terminal, and the electrical connection between the high power supply line and the output terminal is controlled by the signal input to the input terminal. When the signal is at a low level potential, a high power supply potential is output from the output terminal. The power supply potential is output, and the p-channel transistor includes a semiconductor layer in which a channel is formed and a pair of gate electrodes provided with the semiconductor layer interposed therebetween. The other of the pair of gate electrodes overlaps with the semiconductor layer and the second gate insulating layer, and the other of the pair of gate electrodes is electrically connected to the source.

上記トランジスタのチャネルが形成される半導体層は、酸化物半導体を用いて形成するこ
とができる。なお、シリコンを用いて形成してもよい。例えば、非晶質シリコンを用いて
形成してもよいし、多結晶シリコンを用いて形成してもよいし、単結晶シリコンを用いて
形成してもよい。
The semiconductor layer in which the channel of the transistor is formed can be formed using an oxide semiconductor. Note that silicon may be used. For example, it may be formed using amorphous silicon, may be formed using polycrystalline silicon, or may be formed using single crystal silicon.

本発明の半導体装置の一態様は、表示装置であってもよい。例えば、液晶素子を用いた表
示装置や、EL(エレクトロルミネッセンス)素子等の発光素子を用いた表示装置であっ
てもよい。
One embodiment of the semiconductor device of the present invention may be a display device. For example, a display device using a liquid crystal element or a display device using a light emitting element such as an EL (electroluminescence) element may be used.

本発明の半導体装置の一態様は、イメージセンサであってもよい。 One embodiment of the semiconductor device of the present invention may be an image sensor.

本発明の半導体装置の一態様は、演算回路や記憶装置であってもよい。なお、CPU、プ
ログラマブルLSIも演算回路の範疇に含まれるとする。
One embodiment of the semiconductor device of the present invention may be an arithmetic circuit or a memory device. Note that the CPU and the programmable LSI are also included in the category of the arithmetic circuit.

また、本発明の一態様は、上記半導体装置を用いた電子機器とすることができる。 One embodiment of the present invention can be an electronic device including the semiconductor device.

本発明の半導体装置の一態様では、スイッチと、導通状態となった当該スイッチを介して
入力信号が入力端子に入力される論理回路と、を有し、スイッチは、その導通状態又は非
導通状態がクロック信号(またはその反転信号)によって選択される。一方、論理回路は
、高電源線と出力端子との電気的接続、及び/または、低電源線と出力端子との電気的接
続を選択することによって、入力信号の論理値を反転して出力端子から出力する。そして
、論理回路の出力を半導体装置の出力とする。こうして、半導体装置によって駆動される
負荷は、高電源線または低電源線と電気的に接続されて駆動される。このような構成とす
ることによって半導体装置は、クロック信号のハイレベル電位(またはローレベル電位)
を用いて負荷を駆動しないので、クロック信号生成回路は大きな電流駆動能力を必要とし
ない。そのため、クロック信号生成回路の回路面積を小さくすることができる。
One embodiment of a semiconductor device of the present invention includes a switch and a logic circuit to which an input signal is input to an input terminal through the switch that is in a conductive state, and the switch is in a conductive state or a non-conductive state. Is selected by the clock signal (or its inverted signal). On the other hand, the logic circuit inverts the logical value of the input signal by selecting the electrical connection between the high power supply line and the output terminal and / or the electrical connection between the low power supply line and the output terminal. Output from. The output of the logic circuit is used as the output of the semiconductor device. Thus, the load driven by the semiconductor device is driven by being electrically connected to the high power line or the low power line. With such a structure, the semiconductor device has a high-level potential (or low-level potential) of the clock signal.
The clock signal generation circuit does not need a large current driving capability because the load is not driven using the. Therefore, the circuit area of the clock signal generation circuit can be reduced.

また、半導体装置を構成するトランジスタの全てを、同一導電型とすることによって、半
導体装置の作製工程を簡略化することができる。こうして、歩留まりを向上し、コストを
削減することができる。この場合に、論理回路はブートストラップ回路を用いて出力信号
を補正する構成とする。こうして、単極性のトランジスタを用いて構成される論理回路で
あっても、電源電圧(高電源電位と低電源電位の差分に相当)に(概略)等しい振幅電圧
の出力信号が得られる。
In addition, when all the transistors included in the semiconductor device have the same conductivity type, the manufacturing process of the semiconductor device can be simplified. Thus, the yield can be improved and the cost can be reduced. In this case, the logic circuit is configured to correct the output signal using a bootstrap circuit. In this way, even in a logic circuit configured using unipolar transistors, an output signal having an amplitude voltage (roughly) equal to the power supply voltage (corresponding to the difference between the high power supply potential and the low power supply potential) can be obtained.

更に、論理回路は、複数の入力端子(入力信号が入力される入力端子と、前記入力信号の
論理値が反転した信号が入力される反転入力端子)を有し、高電源線及び低電源線の一方
と出力端子との電気的接続を反転入力端子に入力される信号によって制御し、高電源線及
び低電源線の他方と出力端子との電気的接続を入力端子に入力される信号によって制御す
ることによって、入力端子に入力された入力信号の論理値を反転して出力端子から出力す
る構成とすることができる。こうして、単極性のトランジスタを用いて構成される論理回
路であっても、高電源線と出力端子の間に設けられたトランジスタ、及び、低電源線と出
力端子の間に設けられたトランジスタのうちの一方がオン状態のときに、他方をオフ状態
とすることができる。そのため、高電源線と低電源線との間に設けられた回路における貫
通電流を抑制することができる。
Furthermore, the logic circuit has a plurality of input terminals (an input terminal to which an input signal is input and an inverting input terminal to which a signal obtained by inverting the logic value of the input signal is input), and a high power line and a low power line The electrical connection between one of the output terminals and the output terminal is controlled by a signal input to the inverting input terminal, and the electrical connection between the other of the high power line and the low power line and the output terminal is controlled by a signal input to the input terminal. By doing so, the logic value of the input signal input to the input terminal can be inverted and output from the output terminal. Thus, even in a logic circuit configured using unipolar transistors, a transistor provided between the high power supply line and the output terminal, and a transistor provided between the low power supply line and the output terminal. When one of the two is on, the other can be off. Therefore, a through current in a circuit provided between the high power line and the low power line can be suppressed.

また、半導体装置に含まれるトランジスタは、チャネルが形成される半導体層と、半導体
層を挟んで設けられた一対のゲート電極とを有し、一対のゲート電極の一方は半導体層と
第1のゲート絶縁層を介して重畳し、一対のゲート電極の他方は、半導体層と第2のゲー
ト絶縁層を介して重畳する構成とすることができる。一対のゲート電極の他方(バックゲ
ート)は、当該トランジスタのソースと電気的に接続することができる。または、当該ト
ランジスタがnチャネル型トランジスタの場合に、一対のゲート電極の他方(バックゲー
ト)は低電源線と電気的に接続することができる。当該トランジスタがpチャネル型トラ
ンジスタの場合に、一対のゲート電極の他方(バックゲート)は高電源線と電気的に接続
することができる。こうしてトランジスタがノーマリオンとなるのを抑制することができ
る。そのため、半導体装置が誤動作するのを抑制し、また貫通電流も抑制することができ
る。
In addition, a transistor included in the semiconductor device includes a semiconductor layer in which a channel is formed and a pair of gate electrodes provided with the semiconductor layer interposed therebetween, and one of the pair of gate electrodes includes the semiconductor layer and the first gate. The insulating layer can overlap with each other, and the other of the pair of gate electrodes can overlap with the semiconductor layer and the second gate insulating layer. The other of the pair of gate electrodes (back gate) can be electrically connected to the source of the transistor. Alternatively, in the case where the transistor is an n-channel transistor, the other of the pair of gate electrodes (back gate) can be electrically connected to the low power supply line. In the case where the transistor is a p-channel transistor, the other of the pair of gate electrodes (back gate) can be electrically connected to the high power supply line. Thus, the transistor can be prevented from being normally on. Therefore, malfunction of the semiconductor device can be suppressed and a through current can also be suppressed.

この様にして、単極性のトランジスタを用いてCMOSと同様の機能を有するユニポーラ
CMOSを実現することができる。そして、クロック信号生成回路に大きな電流駆動能力
を要求することなく、本発明の半導体装置は、負荷(バスライン等)を駆動することがで
きる。
In this manner, a unipolar CMOS having a function similar to that of a CMOS can be realized using a unipolar transistor. The semiconductor device of the present invention can drive a load (such as a bus line) without requiring a large current driving capability for the clock signal generation circuit.

実施の形態1に記載の半導体装置の構成を示す図。FIG. 3 illustrates a structure of a semiconductor device described in Embodiment 1; 論理回路及びスイッチの構成を示す図。The figure which shows the structure of a logic circuit and a switch. 段を複数有する半導体装置を示す図。FIG. 6 illustrates a semiconductor device including a plurality of stages. 実施の形態2に記載の半導体装置の構成を示す図。FIG. 6 illustrates a structure of a semiconductor device described in Embodiment 2; 増幅回路の構成を示す図。The figure which shows the structure of an amplifier circuit. 実施の形態3に記載の半導体装置の構成を示す図。FIG. 10 illustrates a structure of a semiconductor device described in Embodiment 3; 従来の半導体装置の構成を示す図。FIG. 10 shows a structure of a conventional semiconductor device. トランジスタの構成例を示す図。FIG. 9 illustrates a structure example of a transistor. トランジスタの作製方法の例を示す図。10A and 10B illustrate an example of a method for manufacturing a transistor. 電子機器を示す図。FIG. 9 illustrates an electronic device.

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。ただし、本発明は以下
の説明に限定されず、本発明の趣旨およびその範囲から逸脱することなくその形態および
詳細を様々に変更し得ることは、当業者であれば容易に理解される。したがって、本発明
は以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。なお、以下に説
明する構成において、同一部分又は同様な機能を有する部分については同一の符号を異な
る図面間で共通して用い、その繰り返しの説明は省略する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the following description, and it is easily understood by those skilled in the art that modes and details can be variously changed without departing from the spirit and scope of the present invention. Therefore, the present invention should not be construed as being limited to the description of the embodiments below. Note that in the structures described below, the same portions or portions having similar functions are denoted by the same reference numerals in different drawings, and description thereof is not repeated.

なお、図において、大きさ、厚さ、又は領域は、明瞭化のために誇張されている場合があ
る。よって、本発明の実施形態の一態様は、必ずしもそのスケールに限定されない。また
は、図は、理想的な例を模式的に示したものである。よって、本発明の実施形態の一態様
は、図に示す形状などに限定されない。例えば、製造技術による形状のばらつき、誤差に
よる形状のばらつきなどを含むことが可能である。
Note that in the drawings, the size, the thickness, or the region is exaggerated for simplicity in some cases. Thus, one aspect of the embodiment of the present invention is not necessarily limited to the scale. Or, the figure schematically shows an ideal example. Thus, one aspect of the embodiment of the present invention is not limited to the shape shown in the drawings. For example, it is possible to include variation in shape due to manufacturing technology, variation in shape due to error, and the like.

なお、XとYとが接続されている、と明示的に記載する場合は、XとYとが電気的に接続
されている場合と、XとYとが機能的に接続されている場合と、XとYとが直接接続され
ている場合とを含むものとする。ここで、X、Yは、対象物(例えば、装置、素子、回路
、配線、電極、端子、導電膜、層など)であるとする。したがって、所定の接続関係、例
えば、図または文章に示された接続関係に限定されず、図または文章に示された接続関係
以外のものも含むものとする。
Note that when X and Y are explicitly described as being connected, X and Y are electrically connected, and X and Y are functionally connected. , X and Y are directly connected. Here, X and Y are assumed to be objects (for example, devices, elements, circuits, wirings, electrodes, terminals, conductive films, layers, etc.). Therefore, it is not limited to a predetermined connection relationship, for example, the connection relationship shown in the figure or text, and includes things other than the connection relation shown in the figure or text.

XとYとが電気的に接続されている場合の一例としては、XとYとの電気的な接続を可能
とする素子(例えば、スイッチ、トランジスタ、容量素子、インダクタ、抵抗素子、ダイ
オード、表示素子、発光素子、負荷など)が、XとYとの間に1個以上接続されることが
可能である。なお、スイッチは、オンオフが制御される機能を有している。つまり、スイ
ッチは、導通状態(オン状態)、または、非導通状態(オフ状態)になり、電流を流すか
流さないかを制御する機能を有している。
As an example of the case where X and Y are electrically connected, an element (for example, a switch, a transistor, a capacitive element, an inductor, a resistance element, a diode, a display, etc.) that enables electrical connection between X and Y is shown. More than one element, light emitting element, load, etc.) can be connected between X and Y. Note that the switch has a function of controlling on / off. That is, the switch is in a conductive state (on state) or a non-conductive state (off state), and has a function of controlling whether or not to pass a current.

XとYとが機能的に接続されている場合の一例としては、XとYとの機能的な接続を可能
とする回路(例えば、論理回路(インバータ、NAND回路、NOR回路など)、信号変
換回路(DA変換回路、AD変換回路、ガンマ補正回路など)、電位レベル変換回路(電
源回路(昇圧回路、降圧回路など)、信号の電位レベルを変えるレベルシフタ回路など)
、電圧源、電流源、切り替え回路、増幅回路(信号振幅または電流量などを大きく出来る
回路、オペアンプ、差動増幅回路、ソースフォロワ回路、バッファ回路など)、信号生成
回路、記憶回路、制御回路など)が、XとYとの間に1個以上接続されることが可能であ
る。なお、一例として、XとYとの間に別の回路を挟んでいても、Xから出力された信号
がYへ伝達される場合は、XとYとは機能的に接続されているものとする。
As an example of the case where X and Y are functionally connected, a circuit (for example, a logic circuit (an inverter, a NAND circuit, a NOR circuit, etc.) that enables a functional connection between X and Y, signal conversion, etc. Circuit (DA conversion circuit, AD conversion circuit, gamma correction circuit, etc.), potential level conversion circuit (power supply circuit (boost circuit, step-down circuit, etc.), level shifter circuit that changes signal potential level, etc.)
, Voltage source, current source, switching circuit, amplifier circuit (circuit that can increase signal amplitude or current amount, operational amplifier, differential amplifier circuit, source follower circuit, buffer circuit, etc.), signal generation circuit, memory circuit, control circuit, etc. ) Can be connected between X and Y. As an example, even if another circuit is interposed between X and Y, if the signal output from X is transmitted to Y, X and Y are functionally connected. To do.

なお、XとYとが接続されている、と明示的に記載する場合は、XとYとが電気的に接続
されている場合と、XとYとが機能的に接続されている場合と、XとYとが直接接続され
ている場合とを含むものとする。つまり、電気的に接続されている、と明示的に記載する
場合は、単に、接続されている、とのみ明示的に記載されている場合と同じであるとする
Note that when X and Y are explicitly described as being connected, X and Y are electrically connected, and X and Y are functionally connected. , X and Y are directly connected. That is, when it is explicitly described that it is electrically connected, it is the same as when it is explicitly only described that it is connected.

なお、回路図上は独立している構成要素同士が電気的に接続しているように図示されてい
る場合であっても、実際には、例えば配線の一部が電極としても機能する場合など、一の
導電層が、配線及び電極のような複数の構成要素の機能を併せ持っている場合もある。本
明細書において電気的に接続とは、このような、一の導電層が、複数の構成要素の機能を
併せ持っている場合も、その範疇に含める。
In addition, even if it is a case where it is illustrated in the circuit diagram so that independent components are electrically connected to each other, actually, for example, when a part of the wiring also functions as an electrode, etc. In some cases, one conductive layer has the functions of a plurality of components such as wirings and electrodes. In this specification, the term “electrically connected” includes such a case where one conductive layer has functions of a plurality of components.

(実施の形態1)
本実施の形態では、本発明の半導体装置の具体的な一態様について、図1乃至図3を用い
て説明する。
(Embodiment 1)
In this embodiment, a specific embodiment of a semiconductor device of the present invention will be described with reference to FIGS.

半導体装置は、図1に示す段10を有する構成とすることができる。段10は、入力端子
INと、反転入力端子INBと、スイッチSW1と、スイッチSW2と、スイッチSW3
と、スイッチSW4と、論理回路INV1と、論理回路INV2と、論理回路INV3と
、論理回路INV4と、出力端子OUTと、反転出力端子OUTBと、を有する。
The semiconductor device can be configured to include the stage 10 shown in FIG. The stage 10 includes an input terminal IN, an inverting input terminal INB, a switch SW1, a switch SW2, and a switch SW3.
A switch SW4, a logic circuit INV1, a logic circuit INV2, a logic circuit INV3, a logic circuit INV4, an output terminal OUT, and an inverting output terminal OUTB.

論理回路INV1、論理回路INV2、論理回路INV3、論理回路INV4はそれぞれ
、入力端子INと、反転入力端子INBと、出力端子OUTと、を有し、入力端子INに
入力された信号を反転させて出力端子OUTから出力する。論理回路INV1、論理回路
INV2、論理回路INV3、論理回路INV4は、インバータ回路ということもできる
。論理回路INV1の出力端子OUTは、論理回路INV3の入力端子IN、論理回路I
NV4の反転入力端子INB、及び出力端子OUTと接続される。論理回路INV2の出
力端子OUTは、論理回路INV3の反転入力端子INB、論理回路INV4の入力端子
IN、及び反転出力端子OUTBと接続される。スイッチSW1、スイッチSW2、スイ
ッチSW3、及びスイッチSW4それぞれは、端子Aと端子Bとの間の導通状態又は非導
通状態を端子Xに入力される信号によって選択する機能を有する。こうして、スイッチS
W1は、入力端子INと、論理回路INV1の入力端子IN及び論理回路INV2の反転
入力端子INBと、の間の導通状態又は非導通状態を端子Xに入力される信号によって選
択する機能を有する。スイッチSW2は、反転入力端子INBと、論理回路INV1の反
転入力端子INB及び論理回路INV2の入力端子INと、の間の導通状態又は非導通状
態を端子Xに入力される信号によって選択する機能を有する。スイッチSW1及びスイッ
チSW2の端子Xは端子C1に接続され、端子C1にはクロック信号及びその反転信号の
一方が入力される。スイッチSW3は、論理回路INV3の出力端子OUTと、論理回路
INV1の入力端子IN及び論理回路INV2の反転入力端子INBと、の間の導通状態
又は非導通状態を端子Xに入力される信号によって選択する機能を有する。スイッチSW
4は、論理回路INV4の出力端子OUTと、論理回路INV1の反転入力端子INB及
び論理回路INV2の入力端子INと、の間の導通状態又は非導通状態を端子Xに入力さ
れる信号によって選択する機能を有する。スイッチSW3及びスイッチSW4の端子Xは
端子C2に接続され、端子C2にはクロック信号及びその反転信号の他方が入力される。
The logic circuit INV1, the logic circuit INV2, the logic circuit INV3, and the logic circuit INV4 each have an input terminal IN, an inverting input terminal INB, and an output terminal OUT, and invert the signal input to the input terminal IN. Output from the output terminal OUT. The logic circuit INV1, the logic circuit INV2, the logic circuit INV3, and the logic circuit INV4 can also be referred to as inverter circuits. The output terminal OUT of the logic circuit INV1 is connected to the input terminal IN and the logic circuit I of the logic circuit INV3.
It is connected to the inverting input terminal INB and output terminal OUT of NV4. The output terminal OUT of the logic circuit INV2 is connected to the inverting input terminal INB of the logic circuit INV3, the input terminal IN of the logic circuit INV4, and the inverting output terminal OUTB. Each of the switch SW1, the switch SW2, the switch SW3, and the switch SW4 has a function of selecting a conduction state or a non-conduction state between the terminal A and the terminal B by a signal input to the terminal X. Thus, switch S
W1 has a function of selecting a conduction state or a non-conduction state between the input terminal IN and the input terminal IN of the logic circuit INV1 and the inverting input terminal INB of the logic circuit INV2 by a signal input to the terminal X. The switch SW2 has a function of selecting a conduction state or non-conduction state between the inverting input terminal INB and the inverting input terminal INB of the logic circuit INV1 and the input terminal IN of the logic circuit INV2 according to a signal input to the terminal X. Have. The terminals X of the switches SW1 and SW2 are connected to the terminal C1, and one of the clock signal and its inverted signal is input to the terminal C1. The switch SW3 selects a conduction state or a non-conduction state between the output terminal OUT of the logic circuit INV3 and the input terminal IN of the logic circuit INV1 and the inverting input terminal INB of the logic circuit INV2 according to a signal input to the terminal X It has the function to do. Switch SW
4 selects a conduction state or non-conduction state between the output terminal OUT of the logic circuit INV4 and the inverting input terminal INB of the logic circuit INV1 and the input terminal IN of the logic circuit INV2 according to a signal input to the terminal X. It has a function. The terminals X of the switches SW3 and SW4 are connected to the terminal C2, and the other of the clock signal and its inverted signal is input to the terminal C2.

図1に示した段10では、クロック信号(またはその反転信号)によってスイッチSW1
及びスイッチSW2が導通状態の場合、クロック信号の反転信号(またはクロック信号)
によってスイッチSW3及びスイッチSW4は非導通状態となり、クロック信号(または
その反転信号)によってスイッチSW1及びスイッチSW2が非導通状態の場合、クロッ
ク信号の反転信号(またはクロック信号)によってスイッチSW3及びスイッチSW4は
導通状態となる。そのため、クロック信号に同期して、入力端子INに入力された信号を
保持する機能を有する。よって、図1に示した段10は、フリップフロップ回路、ラッチ
回路と呼ぶこともできる。
In the stage 10 shown in FIG. 1, the switch SW1 is generated by a clock signal (or its inverted signal).
When the switch SW2 is conductive, the inverted signal of the clock signal (or the clock signal)
Thus, the switch SW3 and the switch SW4 are turned off, and when the switch SW1 and the switch SW2 are turned off by the clock signal (or its inverted signal), the switch SW3 and the switch SW4 are turned on by the inverted signal (or clock signal) of the clock signal. It becomes a conductive state. Therefore, it has a function of holding a signal input to the input terminal IN in synchronization with the clock signal. Therefore, the stage 10 illustrated in FIG. 1 can also be called a flip-flop circuit or a latch circuit.

論理回路INV1、論理回路INV2、論理回路INV3、及び論理回路INV4のより
具体的な構成の一態様について、図2(A)及び図2(B)を用いて説明する。
One mode of more specific structures of the logic circuit INV1, the logic circuit INV2, the logic circuit INV3, and the logic circuit INV4 will be described with reference to FIGS.

論理回路INV1、論理回路INV2、論理回路INV3、及び論理回路INV4はそれ
ぞれ、図2(A)に示す論理回路INVとすることができる。図2(A)に示した論理回
路INVは、トランジスタ101と、トランジスタ102と、トランジスタ103と、容
量素子211と、を有する。トランジスタ101のゲートは電源電位V1が与えられる電
源線V1と接続され、トランジスタ101のドレインは反転入力端子INBと接続され、
トランジスタ101のソースはトランジスタ102のゲートと接続され、トランジスタ1
02のドレインは電源電位V1が与えられる電源線V1と接続され、トランジスタ102
のソースは出力端子OUTと接続され、トランジスタ103のゲートは入力端子INと接
続され、トランジスタ103のソースは電源電位V1とは異なる電源電位V2が与えられ
る電源線V2と接続され、トランジスタ103のドレインは出力端子OUTと接続される
。容量素子211の一対の電極のうちの一方はトランジスタ102のゲートと接続され、
容量素子211の一対の電極のうちに他方はトランジスタ102のソースと接続される。
なお、容量素子211を設ける代わりに、トランジスタ102の寄生容量等を積極的に利
用することもできる。
The logic circuit INV1, the logic circuit INV2, the logic circuit INV3, and the logic circuit INV4 can each be the logic circuit INV illustrated in FIG. The logic circuit INV illustrated in FIG. 2A includes a transistor 101, a transistor 102, a transistor 103, and a capacitor 211. The gate of the transistor 101 is connected to the power supply line V1 to which the power supply potential V1 is applied, the drain of the transistor 101 is connected to the inverting input terminal INB,
The source of the transistor 101 is connected to the gate of the transistor 102 and the transistor 1
The drain of 02 is connected to the power supply line V1 to which the power supply potential V1 is applied, and the transistor 102
Is connected to the output terminal OUT, the gate of the transistor 103 is connected to the input terminal IN, the source of the transistor 103 is connected to the power supply line V2 to which the power supply potential V2 different from the power supply potential V1 is applied, and the drain of the transistor 103 is connected. Is connected to the output terminal OUT. One of the pair of electrodes of the capacitor 211 is connected to the gate of the transistor 102;
The other of the pair of electrodes of the capacitor 211 is connected to the source of the transistor 102.
Note that the parasitic capacitance of the transistor 102 can be positively used instead of providing the capacitor 211.

トランジスタ101、トランジスタ102及びトランジスタ103は、同一導電型のトラ
ンジスタとすることができる。トランジスタ101、トランジスタ102及びトランジス
タ103をnチャネル型トランジスタとした場合、電源電位V1は電源電位V2よりも高
くする。また、電源電位V2は、例えば接地電位とする。つまり、電源電位V1を高電源
電位とし、電源電位V2を低電源電位とする。トランジスタ101、トランジスタ102
及びトランジスタ103をpチャネル型トランジスタとした場合、電源電位V1は電源電
位V2よりも低くする。また、電源電位V1は、例えば接地電位とする。つまり、電源電
位V1を低電源電位とし、電源電位V2を高電源電位とする。
The transistor 101, the transistor 102, and the transistor 103 can be transistors having the same conductivity type. In the case where the transistors 101, 102, and 103 are n-channel transistors, the power supply potential V1 is higher than the power supply potential V2. Further, the power supply potential V2 is, for example, a ground potential. That is, the power supply potential V1 is a high power supply potential and the power supply potential V2 is a low power supply potential. Transistor 101, transistor 102
When the transistor 103 is a p-channel transistor, the power supply potential V1 is set lower than the power supply potential V2. Further, the power supply potential V1 is, for example, a ground potential. That is, the power supply potential V1 is a low power supply potential and the power supply potential V2 is a high power supply potential.

トランジスタ101、トランジスタ102及びトランジスタ103それぞれは、チャネル
が形成される半導体層と、半導体層を挟んで設けられた一対のゲート電極とを有し、一対
のゲート電極の一方は半導体層と第1のゲート絶縁層を介して重畳し、一対のゲート電極
の他方は、半導体層と第2のゲート絶縁層を介して重畳する構成とすることができる。こ
こで、一対のゲート電極の一方を当該トランジスタのゲートとする。一対のゲート電極の
他方をバックゲートとも呼ぶ。一対のゲート電極の他方(バックゲート)は、当該トラン
ジスタのソースと接続することができる。図2(A)では、トランジスタ101、トラン
ジスタ102及びトランジスタ103それぞれが、ゲートとバックゲートとを有し、バッ
クゲートがソースと接続されている構成を模式的に示している。なお、一対のゲート電極
の他方(バックゲート)は電源線V2と接続することもできる。つまり、当該トランジス
タがnチャネル型トランジスタの場合に、一対のゲート電極の他方(バックゲート)を低
電源線と接続し、当該トランジスタがpチャネル型トランジスタの場合に、一対のゲート
電極の他方(バックゲート)を高電源線と接続することもできる。こうして各トランジス
タ(トランジスタ101、トランジスタ102及びトランジスタ103)がノーマリオン
となるのを抑制することができる。
Each of the transistor 101, the transistor 102, and the transistor 103 includes a semiconductor layer in which a channel is formed and a pair of gate electrodes provided with the semiconductor layer interposed therebetween, and one of the pair of gate electrodes includes the semiconductor layer and the first layer. The gate insulating layer overlaps with the other, and the other of the pair of gate electrodes can overlap with the semiconductor layer with the second gate insulating layer interposed therebetween. Here, one of the pair of gate electrodes is a gate of the transistor. The other of the pair of gate electrodes is also referred to as a back gate. The other of the pair of gate electrodes (back gate) can be connected to the source of the transistor. FIG. 2A schematically illustrates a structure in which each of the transistor 101, the transistor 102, and the transistor 103 includes a gate and a back gate, and the back gate is connected to a source. Note that the other (back gate) of the pair of gate electrodes can be connected to the power supply line V2. That is, when the transistor is an n-channel transistor, the other of the pair of gate electrodes (back gate) is connected to the low power supply line, and when the transistor is a p-channel transistor, the other of the pair of gate electrodes (back Gate) can be connected to the high power supply line. In this manner, each transistor (the transistor 101, the transistor 102, and the transistor 103) can be prevented from being normally on.

なお、トランジスタ101、トランジスタ102及びトランジスタ103のうちいくつか
は、一対のゲート電極の一方をゲートとし、一対のゲート電極の他方をバックゲートとし
、トランジスタ101、トランジスタ102及びトランジスタ103のうち他のトランジ
スタは、一対のゲート電極の一方をバックゲートとし、一対のゲート電極の他方をゲート
としてもよい。例えば、トランジスタ102は一対のゲート電極の一方をゲートとし、一
対のゲート電極の他方をバックゲートとし、トランジスタ103は一対のゲート電極の一
方をバックゲートとし、一対のゲート電極の他方をゲートとしてもよい。つまり、トラン
ジスタ102とトランジスタ103とで、「ゲート」と「バックゲート」との位置関係を
逆とすることが可能である。例えば、トランジスタ102とトランジスタ103の一方を
半導体層の下方にゲートが設けられたボトムゲート型トランジスタとし、トランジスタ1
02とトランジスタ103の他方を半導体層の上方にゲートが設けられたトップゲート型
トランジスタとすることも可能である。そして、バックゲートは、当該トランジスタのソ
ースと電気的に接続することができる。または、当該トランジスタがnチャネル型トラン
ジスタの場合に、バックゲートは低電源線と電気的に接続することができる。当該トラン
ジスタがpチャネル型トランジスタの場合に、バックゲートは高電源線と電気的に接続す
ることができる。
Note that in some of the transistors 101, 102, and 103, one of the pair of gate electrodes serves as a gate and the other of the pair of gate electrodes serves as a back gate. The one of the pair of gate electrodes may be a back gate and the other of the pair of gate electrodes may be a gate. For example, the transistor 102 may include one of a pair of gate electrodes as a gate, the other of a pair of gate electrodes as a back gate, and the transistor 103 may have one of a pair of gate electrodes as a back gate and the other of a pair of gate electrodes as a gate. Good. That is, the positional relationship between the “gate” and the “back gate” can be reversed between the transistor 102 and the transistor 103. For example, one of the transistor 102 and the transistor 103 is a bottom-gate transistor in which a gate is provided below a semiconductor layer, and the transistor 1
The other of 02 and the transistor 103 can be a top-gate transistor in which a gate is provided above a semiconductor layer. The back gate can be electrically connected to the source of the transistor. Alternatively, when the transistor is an n-channel transistor, the back gate can be electrically connected to the low power supply line. In the case where the transistor is a p-channel transistor, the back gate can be electrically connected to the high power supply line.

図2(A)に示した論理回路INVの動作について説明する。 An operation of the logic circuit INV illustrated in FIG.

まず、トランジスタ101、トランジスタ102及びトランジスタ103がnチャネル型
トランジスタである場合の動作について説明する。入力端子INにハイレベル電位が入力
され、反転入力端子INBにローレベル電位が入力された際、トランジスタ103はオン
状態となり、且つトランジスタ102はオフ状態となる。こうして、出力端子OUTは電
源線V2と接続されて、出力端子OUTから電源電位V2(低電源電位)が出力される。
入力端子INにローレベル電位が入力され、反転入力端子INBにハイレベル電位が入力
された際、トランジスタ103はオフ状態となり、且つトランジスタ102はオン状態と
なる。こうして、出力端子OUTは電源線V1と接続される。ここで、反転入力端子IN
Bにハイレベル電位が入力されることによってトランジスタ101のソースの電位が所定
の電位(トランジスタ101のゲートの電位である電源電位V1に対してトランジスタ1
01の閾値電圧分低い電位)となると、トランジスタ101はオフ状態となり、そのソー
スはフローティング状態となる。そして、その後もトランジスタ102のソースの電位が
上昇し続けることにより、容量素子211による容量結合によってトランジスタ102の
ゲートの電位が上昇する。こうして、出力端子OUTの電位は電源電位V1(またはそれ
に近い電位)に引き上げられ、出力端子OUTから電源電位V1(高電源電位)が出力さ
れる。つまり、図2(A)に示した論理回路INVは、ブートストラップ回路を有すると
いうこともできる。
First, operation in the case where the transistors 101, 102, and 103 are n-channel transistors is described. When a high-level potential is input to the input terminal IN and a low-level potential is input to the inverting input terminal INB, the transistor 103 is turned on and the transistor 102 is turned off. Thus, the output terminal OUT is connected to the power supply line V2, and the power supply potential V2 (low power supply potential) is output from the output terminal OUT.
When a low level potential is input to the input terminal IN and a high level potential is input to the inverting input terminal INB, the transistor 103 is turned off and the transistor 102 is turned on. Thus, the output terminal OUT is connected to the power supply line V1. Here, the inverting input terminal IN
When a high level potential is input to B, the source potential of the transistor 101 becomes a predetermined potential (the transistor 1 with respect to the power source potential V1 which is the gate potential of the transistor 101).
The transistor 101 is turned off and its source is in a floating state. After that, the potential of the source of the transistor 102 continues to rise, so that the potential of the gate of the transistor 102 rises due to capacitive coupling by the capacitor 211. Thus, the potential of the output terminal OUT is raised to the power supply potential V1 (or a potential close thereto), and the power supply potential V1 (high power supply potential) is output from the output terminal OUT. That is, it can be said that the logic circuit INV illustrated in FIG. 2A includes a bootstrap circuit.

次いで、トランジスタ101、トランジスタ102及びトランジスタ103がpチャネル
型トランジスタである場合の動作について説明する。入力端子INにローレベル電位が入
力され、反転入力端子INBにハイレベル電位が入力された際、トランジスタ103はオ
ン状態となり、且つトランジスタ102はオフ状態となる。こうして、出力端子OUTは
電源線V2と接続されて、出力端子OUTから電源電位V2(高電源電位)が出力される
。入力端子INにハイレベル電位が入力され、反転入力端子INBにローレベル電位が入
力された際、トランジスタ103はオフ状態となり、且つトランジスタ102はオン状態
となる。こうして、出力端子OUTは電源線V1と接続される。ここで、反転入力端子I
NBにローレベル電位が入力されることによってトランジスタ101のソースの電位が所
定の電位(トランジスタ101のゲートの電位である電源電位V1に対してトランジスタ
101の閾値電圧分高い電位)となると、トランジスタ101はオフ状態となり、そのソ
ースはフローティング状態となる。そして、その後もトランジスタ102のソースの電位
が低下し続けることにより、容量素子211による容量結合によってトランジスタ102
のゲートの電位が低下する。こうして、出力端子OUTの電位は電源電位V1(またはそ
れに近い電位)に引き下げられ、出力端子OUTから電源電位V1(低電源電位)が出力
される。つまり、図2(A)に示した論理回路INVは、ブートストラップ回路を有する
ということもできる。
Next, operation in the case where the transistors 101, 102, and 103 are p-channel transistors is described. When a low level potential is input to the input terminal IN and a high level potential is input to the inverting input terminal INB, the transistor 103 is turned on and the transistor 102 is turned off. Thus, the output terminal OUT is connected to the power supply line V2, and the power supply potential V2 (high power supply potential) is output from the output terminal OUT. When a high level potential is input to the input terminal IN and a low level potential is input to the inverting input terminal INB, the transistor 103 is turned off and the transistor 102 is turned on. Thus, the output terminal OUT is connected to the power supply line V1. Here, the inverting input terminal I
When a low-level potential is input to NB, the source potential of the transistor 101 becomes a predetermined potential (a potential higher than the power supply potential V1 that is the gate potential of the transistor 101 by the threshold voltage of the transistor 101). Is turned off and its source is in a floating state. After that, the potential of the source of the transistor 102 continues to decrease, so that the transistor 102 is capacitively coupled by the capacitor 211.
The potential of the gate decreases. Thus, the potential of the output terminal OUT is lowered to the power supply potential V1 (or a potential close thereto), and the power supply potential V1 (low power supply potential) is output from the output terminal OUT. That is, it can be said that the logic circuit INV illustrated in FIG. 2A includes a bootstrap circuit.

論理回路INV1、及び論理回路INV2はそれぞれ、図2(A)に示す論理回路INV
とし、論理回路INV3、及び論理回路INV4は、図2(B)に示す論理回路INVと
することもできる。図2(B)に示した論理回路INVは、トランジスタ104と、トラ
ンジスタ105と、を有する。トランジスタ104のゲートは反転入力端子INBと接続
され、トランジスタ104のドレインは電源電位V1が与えられる電源線V1と接続され
、トランジスタ104のソースは出力端子OUTと接続され、トランジスタ105のゲー
トは入力端子INと接続され、トランジスタ105のソースは電源電位V1とは異なる電
源電位V2が与えられる電源線V2と接続され、トランジスタ105のドレインは、出力
端子OUTと接続される。
Each of the logic circuit INV1 and the logic circuit INV2 is the logic circuit INV illustrated in FIG.
The logic circuit INV3 and the logic circuit INV4 can be the logic circuit INV illustrated in FIG. The logic circuit INV illustrated in FIG. 2B includes the transistor 104 and the transistor 105. The gate of the transistor 104 is connected to the inverting input terminal INB, the drain of the transistor 104 is connected to the power supply line V1 to which the power supply potential V1 is applied, the source of the transistor 104 is connected to the output terminal OUT, and the gate of the transistor 105 is input terminal Connected to IN, the source of the transistor 105 is connected to a power supply line V2 to which a power supply potential V2 different from the power supply potential V1 is applied, and the drain of the transistor 105 is connected to the output terminal OUT.

トランジスタ104及びトランジスタ105は、同一導電型のトランジスタとすることが
できる。トランジスタ104及びトランジスタ105をnチャネル型トランジスタとした
場合、電源電位V1は電源電位V2よりも高くする。また、電源電位V2は、例えば接地
電位とする。つまり、電源電位V1を高電源電位とし、電源電位V2を低電源電位とする
。トランジスタ104及びトランジスタ105をpチャネル型トランジスタとした場合、
電源電位V1は電源電位V2よりも低くする。また、電源電位V1は、例えば接地電位と
する。つまり、電源電位V1を低電源電位とし、電源電位V2を高電源電位とする。
The transistor 104 and the transistor 105 can be transistors of the same conductivity type. In the case where the transistors 104 and 105 are n-channel transistors, the power supply potential V1 is higher than the power supply potential V2. Further, the power supply potential V2 is, for example, a ground potential. That is, the power supply potential V1 is a high power supply potential and the power supply potential V2 is a low power supply potential. In the case where the transistors 104 and 105 are p-channel transistors,
The power supply potential V1 is set lower than the power supply potential V2. Further, the power supply potential V1 is, for example, a ground potential. That is, the power supply potential V1 is a low power supply potential and the power supply potential V2 is a high power supply potential.

トランジスタ104及びトランジスタ105それぞれは、チャネルが形成される半導体層
と、半導体層を挟んで設けられた一対のゲート電極とを有し、一対のゲート電極の一方は
半導体層と第1のゲート絶縁層を介して重畳し、一対のゲート電極の他方は、半導体層と
第2のゲート絶縁層を介して重畳する構成とすることができる。ここで、一対のゲート電
極の一方を当該トランジスタのゲートとする。一対のゲート電極の他方をバックゲートと
も呼ぶ。一対のゲート電極の他方(バックゲート)は、当該トランジスタのソースと接続
することができる。図2(B)では、トランジスタ104及びトランジスタ105それぞ
れが、ゲートとバックゲートとを有し、バックゲートがソースと接続されている構成を模
式的に示している。なお、一対のゲート電極の他方(バックゲート)は電源線V2と接続
することもできる。つまり、当該トランジスタがnチャネル型トランジスタの場合に、一
対のゲート電極の他方(バックゲート)を低電源線と接続し、当該トランジスタがpチャ
ネル型トランジスタの場合に、一対のゲート電極の他方(バックゲート)を高電源線と接
続することもできる。こうして各トランジスタ(トランジスタ104及びトランジスタ1
05)がノーマリオンとなるのを抑制することができる。
Each of the transistor 104 and the transistor 105 includes a semiconductor layer in which a channel is formed and a pair of gate electrodes provided with the semiconductor layer interposed therebetween. One of the pair of gate electrodes is the semiconductor layer and the first gate insulating layer. The other of the pair of gate electrodes can overlap with the semiconductor layer and the second gate insulating layer. Here, one of the pair of gate electrodes is a gate of the transistor. The other of the pair of gate electrodes is also referred to as a back gate. The other of the pair of gate electrodes (back gate) can be connected to the source of the transistor. FIG. 2B schematically illustrates a structure in which each of the transistor 104 and the transistor 105 includes a gate and a back gate, and the back gate is connected to a source. Note that the other (back gate) of the pair of gate electrodes can be connected to the power supply line V2. That is, when the transistor is an n-channel transistor, the other of the pair of gate electrodes (back gate) is connected to the low power supply line, and when the transistor is a p-channel transistor, the other of the pair of gate electrodes (back Gate) can be connected to the high power supply line. Thus, each transistor (transistor 104 and transistor 1
05) can be prevented from becoming normally-on.

なお、トランジスタ104及びトランジスタ105のうち一方は、一対のゲート電極の一
方をゲートとし、一対のゲート電極の他方をバックゲートとし、トランジスタ104及び
トランジスタ105のうち他方は、一対のゲート電極の一方をバックゲートとし、一対の
ゲート電極の他方をゲートとしてもよい。例えば、トランジスタ104は一対のゲート電
極の一方をゲートとし、一対のゲート電極の他方をバックゲートとし、トランジスタ10
5は一対のゲート電極の一方をバックゲートとし、一対のゲート電極の他方をゲートとし
てもよい。つまり、トランジスタ104とトランジスタ105とで、「ゲート」と「バッ
クゲート」との位置関係を逆とすることが可能である。例えば、トランジスタ104とト
ランジスタ105の一方を半導体層の下方にゲートが設けられたボトムゲート型トランジ
スタとし、トランジスタ104とトランジスタ105の他方を半導体層の上方にゲートが
設けられたトップゲート型トランジスタとすることも可能である。そして、バックゲート
は、当該トランジスタのソースと電気的に接続することができる。または、当該トランジ
スタがnチャネル型トランジスタの場合に、バックゲートは低電源線と電気的に接続する
ことができる。当該トランジスタがpチャネル型トランジスタの場合に、バックゲートは
高電源線と電気的に接続することができる。
Note that one of the transistor 104 and the transistor 105 has one of a pair of gate electrodes as a gate, the other of the pair of gate electrodes has a back gate, and the other of the transistor 104 and the transistor 105 has one of a pair of gate electrodes. A back gate may be used, and the other of the pair of gate electrodes may be a gate. For example, in the transistor 104, one of the pair of gate electrodes serves as a gate, the other of the pair of gate electrodes serves as a back gate, and the transistor 10
In 5, one of the pair of gate electrodes may be a back gate and the other of the pair of gate electrodes may be a gate. That is, the positional relationship between the “gate” and the “back gate” can be reversed between the transistor 104 and the transistor 105. For example, one of the transistor 104 and the transistor 105 is a bottom-gate transistor with a gate provided below the semiconductor layer, and the other of the transistor 104 and the transistor 105 is a top-gate transistor with a gate provided above the semiconductor layer. It is also possible. The back gate can be electrically connected to the source of the transistor. Alternatively, when the transistor is an n-channel transistor, the back gate can be electrically connected to the low power supply line. In the case where the transistor is a p-channel transistor, the back gate can be electrically connected to the high power supply line.

図2(B)に示した論理回路INVの動作について説明する。 An operation of the logic circuit INV illustrated in FIG. 2B is described.

まず、トランジスタ104及びトランジスタ105がnチャネル型トランジスタである場
合の動作について説明する。入力端子INにハイレベル電位が入力され、反転入力端子I
NBにローレベル電位が入力された際、トランジスタ104はオフ状態となり、且つトラ
ンジスタ105はオン状態となる。こうして、出力端子OUTは電源線V2と接続されて
、出力端子OUTから電源電位V2(低電源電位)が出力される。入力端子INにローレ
ベル電位が入力され、反転入力端子INBにハイレベル電位が入力された際、トランジス
タ104はオン状態となり、且つトランジスタ105はオフ状態となる。こうして、出力
端子OUTは電源線V1と接続される。しかし、出力端子OUTから出力される電位は、
反転入力端子INBに入力されるハイレベル電位(例えば、電源電位V1)よりもトラン
ジスタ104の閾値電圧分低い電位よりも高くすることができない。
First, operation in the case where the transistors 104 and 105 are n-channel transistors is described. A high level potential is input to the input terminal IN, and the inverting input terminal I
When a low-level potential is input to NB, the transistor 104 is turned off and the transistor 105 is turned on. Thus, the output terminal OUT is connected to the power supply line V2, and the power supply potential V2 (low power supply potential) is output from the output terminal OUT. When a low level potential is input to the input terminal IN and a high level potential is input to the inverting input terminal INB, the transistor 104 is turned on and the transistor 105 is turned off. Thus, the output terminal OUT is connected to the power supply line V1. However, the potential output from the output terminal OUT is
It cannot be made higher than a high potential (for example, power supply potential V1) input to the inverting input terminal INB by a threshold voltage lower than that of the transistor 104.

次いで、トランジスタ104及びトランジスタ105がpチャネル型トランジスタである
場合の動作について説明する。入力端子INにローレベル電位が入力され、反転入力端子
INBにハイレベル電位が入力された際、トランジスタ104はオフ状態となり、且つト
ランジスタ105はオン状態となる。こうして、出力端子OUTは電源線V2と接続され
て、出力端子OUTから電源電位V2(高電源電位)が出力される。入力端子INにハイ
レベル電位が入力され、反転入力端子INBにローレベル電位が入力された際、トランジ
スタ104はオン状態となり、且つトランジスタ105はオフ状態となる。こうして、出
力端子OUTは電源線V1と接続される。しかし、出力端子OUTから出力される電位は
、反転入力端子INBに入力されるローレベル電位(例えば、電源電位V1)よりもトラ
ンジスタ104の閾値電圧分高い電位よりも低くすることができない。
Next, operation in the case where the transistors 104 and 105 are p-channel transistors is described. When a low level potential is input to the input terminal IN and a high level potential is input to the inverting input terminal INB, the transistor 104 is turned off and the transistor 105 is turned on. Thus, the output terminal OUT is connected to the power supply line V2, and the power supply potential V2 (high power supply potential) is output from the output terminal OUT. When a high level potential is input to the input terminal IN and a low level potential is input to the inverting input terminal INB, the transistor 104 is turned on and the transistor 105 is turned off. Thus, the output terminal OUT is connected to the power supply line V1. However, the potential output from the output terminal OUT cannot be lower than the potential that is higher by the threshold voltage of the transistor 104 than the low-level potential (for example, the power supply potential V1) input to the inverting input terminal INB.

以上のように、図2(B)に示した論理回路INVも、入力端子INに入力された信号の
論理値を反転して出力端子OUTから出力する回路であり、インバータ回路ということも
できる。但し、ブートストラップ回路を有さない。そのため、図2(B)に示した論理回
路INVは、電源電圧(高電源電位と低電源電位の差分に相当、つまり|V1−V2|に
相当)に等しい、所定の振幅の出力信号を出力することができない。しかしながら、図2
(A)に示したブートストラップ回路を有する構成の論理回路INVよりも回路構成を簡
略化することができる。
As described above, the logic circuit INV illustrated in FIG. 2B is also a circuit that inverts the logic value of the signal input to the input terminal IN and outputs the inverted signal from the output terminal OUT, and can also be referred to as an inverter circuit. However, it does not have a bootstrap circuit. Therefore, the logic circuit INV illustrated in FIG. 2B outputs an output signal having a predetermined amplitude equal to the power supply voltage (corresponding to the difference between the high power supply potential and the low power supply potential, that is, equivalent to | V1−V2 |). Can not do it. However, FIG.
The circuit configuration can be simplified compared to the logic circuit INV having the bootstrap circuit shown in FIG.

ここで、図1において、論理回路INV3の出力及び論理回路INV4の出力は、スイッ
チSW3及びスイッチSW4を介して、論理回路INV1及び論理回路INV2に入力さ
れ、論理回路INV1の出力信号及び論理回路INV2の出力信号が各段の出力端子OU
T及び反転出力端子OUTBからの出力信号となる。そのため、論理回路INV3及び論
理回路INV4が、電源電圧(高電源電位と低電源電位の差分に相当、つまり|V1−V
2|に相当)に(概略)等しい振幅の出力信号を出力することができなくても、論理回路
INV3の出力及び論理回路INV4の出力は論理回路INV1及び論理回路INV2に
よって増幅され、段10の出力端子OUT及び反転出力端子OUTBからは電源電圧(高
電源電位と低電源電位の差分に相当、つまり|V1−V2|に相当)に(概略)等しい振
幅の出力信号が出力される。こうして、半導体装置の回路構成をより簡略化しつつ、所定
の振幅の信号を出力可能な半導体装置が得られる。
Here, in FIG. 1, the output of the logic circuit INV3 and the output of the logic circuit INV4 are input to the logic circuit INV1 and the logic circuit INV2 via the switch SW3 and the switch SW4, and the output signal of the logic circuit INV1 and the logic circuit INV2 Output signal is output terminal OU of each stage
It becomes an output signal from T and the inverted output terminal OUTB. For this reason, the logic circuit INV3 and the logic circuit INV4 correspond to the power supply voltage (corresponding to the difference between the high power supply potential and the low power supply potential, that is, | V1−V
2), the output of the logic circuit INV3 and the output of the logic circuit INV4 are amplified by the logic circuit INV1 and the logic circuit INV2. From the output terminal OUT and the inverted output terminal OUTB, an output signal having an amplitude equal to (approximately) the power supply voltage (corresponding to the difference between the high power supply potential and the low power supply potential, that is, corresponding to | V1−V2 |) is output. In this way, a semiconductor device capable of outputting a signal having a predetermined amplitude while further simplifying the circuit configuration of the semiconductor device is obtained.

図1において、スイッチSW1及びスイッチSW2それぞれは、図2(C)に示すように
トランジスタ106を用いて構成したスイッチSWとすることができる。トランジスタ1
06のゲートは端子Xと接続され、トランジスタ106のソース及びドレインの一方は端
子Aと接続され、ソース及びドレインの他方は端子Bと接続される構成とすることができ
る。トランジスタ106は、チャネルが形成される半導体層と、半導体層を挟んで設けら
れた一対のゲート電極とを有し、一対のゲート電極の一方は半導体層と第1のゲート絶縁
層を介して重畳し、一対のゲート電極の他方は、半導体層と第2のゲート絶縁層を介して
重畳する構成とすることができる。ここで、一対のゲート電極の一方を当該トランジスタ
のゲートとする。一対のゲート電極の他方をバックゲートとも呼ぶ。一対のゲート電極の
他方(バックゲート)は、電源線V2と接続することができる。図2(C)では、トラン
ジスタ106が、ゲートとバックゲートとを有し、バックゲートが電源線V2と接続され
ている構成を模式的に示している。つまり、当該トランジスタがnチャネル型トランジス
タの場合に、一対のゲート電極の他方(バックゲート)を低電源線と接続し、当該トラン
ジスタがpチャネル型トランジスタの場合に、一対のゲート電極の他方(バックゲート)
を高電源線と接続することもできる。なお、トランジスタ106において、一対のゲート
電極の他方(バックゲート)が、当該トランジスタのソースと接続される構成とすること
もできる。こうしてトランジスタ106がノーマリオンとなるのを抑制することができる
In FIG. 1, each of the switch SW1 and the switch SW2 can be a switch SW including a transistor 106 as shown in FIG. Transistor 1
The gate of 06 can be connected to the terminal X, one of the source and the drain of the transistor 106 can be connected to the terminal A, and the other of the source and the drain can be connected to the terminal B. The transistor 106 includes a semiconductor layer in which a channel is formed and a pair of gate electrodes provided with the semiconductor layer interposed therebetween, and one of the pair of gate electrodes overlaps with the semiconductor layer and the first gate insulating layer. In addition, the other of the pair of gate electrodes can overlap with the semiconductor layer with the second gate insulating layer interposed therebetween. Here, one of the pair of gate electrodes is a gate of the transistor. The other of the pair of gate electrodes is also referred to as a back gate. The other of the pair of gate electrodes (back gate) can be connected to the power supply line V2. FIG. 2C schematically illustrates a structure in which the transistor 106 includes a gate and a back gate, and the back gate is connected to the power supply line V2. That is, when the transistor is an n-channel transistor, the other of the pair of gate electrodes (back gate) is connected to the low power supply line, and when the transistor is a p-channel transistor, the other of the pair of gate electrodes (back Gate)
Can be connected to a high power line. Note that in the transistor 106, the other of the pair of gate electrodes (back gate) can be connected to the source of the transistor. Thus, the transistor 106 can be prevented from being normally on.

図1において、スイッチSW3及びスイッチSW4それぞれは、図2(D)に示すように
トランジスタ107を用いて構成したスイッチSWとすることができる。トランジスタ1
07のゲートは端子Xと接続され、トランジスタ107のソース及びドレインの一方は端
子Aと接続され、ソース及びドレインの他方は端子Bと接続される構成とすることができ
る。トランジスタ107は、チャネルが形成される半導体層と、半導体層を挟んで設けら
れた一対のゲート電極とを有し、一対のゲート電極の一方は半導体層と第1のゲート絶縁
層を介して重畳し、一対のゲート電極の他方は、半導体層と第2のゲート絶縁層を介して
重畳する構成とすることができる。ここで、一対のゲート電極の一方を当該トランジスタ
のゲートとする。一対のゲート電極の他方をバックゲートとも呼ぶ。図2(D)では、ト
ランジスタ107が、ゲートとバックゲートとを有し、バックゲートが電源線V2と接続
されている構成を模式的に示している。つまり、当該トランジスタがnチャネル型トラン
ジスタの場合に、一対のゲート電極の他方(バックゲート)を低電源線と接続し、当該ト
ランジスタがpチャネル型トランジスタの場合に、一対のゲート電極の他方(バックゲー
ト)を高電源線と接続することもできる。なお、トランジスタ107において、一対のゲ
ート電極の他方(バックゲート)が、当該トランジスタのソースと接続される構成とする
こともできる。こうしてトランジスタ107がノーマリオンとなるのを抑制することがで
きる。
In FIG. 1, each of the switch SW3 and the switch SW4 can be a switch SW including a transistor 107 as shown in FIG. Transistor 1
The gate of 07 can be connected to the terminal X, one of the source and the drain of the transistor 107 can be connected to the terminal A, and the other of the source and the drain can be connected to the terminal B. The transistor 107 includes a semiconductor layer in which a channel is formed and a pair of gate electrodes provided with the semiconductor layer interposed therebetween, and one of the pair of gate electrodes overlaps with the semiconductor layer and the first gate insulating layer. In addition, the other of the pair of gate electrodes can overlap with the semiconductor layer with the second gate insulating layer interposed therebetween. Here, one of the pair of gate electrodes is a gate of the transistor. The other of the pair of gate electrodes is also referred to as a back gate. FIG. 2D schematically illustrates a structure in which the transistor 107 includes a gate and a back gate, and the back gate is connected to the power supply line V2. That is, when the transistor is an n-channel transistor, the other of the pair of gate electrodes (back gate) is connected to the low power supply line, and when the transistor is a p-channel transistor, the other of the pair of gate electrodes (back Gate) can be connected to the high power supply line. Note that in the transistor 107, the other of the pair of gate electrodes (back gate) can be connected to the source of the transistor. Thus, the transistor 107 can be prevented from being normally on.

ここで、スイッチは論理回路よりも電流駆動能力が小さくても良いため、スイッチを構成
するトランジスタのサイズは、論理回路を構成するトランジスタのサイズよりも小さくす
ることができる。つまり、トランジスタ106及びトランジスタ107のチャネル幅(以
下、W、ゲート幅ともいう)(または、チャネル長(以下、L、ゲート長ともいう)に対
するチャネル幅の比(W/L))は、トランジスタ101、トランジスタ102、トラン
ジスタ103、トランジスタ104及びトランジスタ105のいずれか又は全てのチャネ
ル幅(W)(または、チャネル長(L)に対するチャネル幅の比(W/L))よりも小さ
くすることができる。こうして、半導体装置の高精細化、小型化を図ることができる。
Here, since the switch may have a smaller current driving capability than the logic circuit, the size of the transistor constituting the switch can be made smaller than the size of the transistor constituting the logic circuit. In other words, the channel width (hereinafter also referred to as W or gate width) of the transistor 106 and the transistor 107 (or the ratio of channel width to the channel length (hereinafter also referred to as L or gate length) (W / L)) The channel width (W) (or the ratio of the channel width to the channel length (L) (W / L)) of any or all of the transistor 102, the transistor 103, the transistor 104, and the transistor 105 can be reduced. Thus, high definition and small size of the semiconductor device can be achieved.

論理回路INV3及び論理回路INV4は、出力端子OUTに接続される負荷を直接駆動
しないため、論理回路INV1及び論理回路INV2よりも電流駆動能力が小さくても良
い。そのため、論理回路INV3及び論理回路INV4を構成するトランジスタ(トラン
ジスタ101、トランジスタ102及びトランジスタ103、特にトランジスタ102及
びトランジスタ103、または、トランジスタ104及びトランジスタ105)のチャネ
ル幅(W)(または、チャネル長(L)に対するチャネル幅の比(W/L))は、論理回
路INV1及び論理回路INV2を構成するトランジスタ(トランジスタ101、トラン
ジスタ102及びトランジスタ103、特にトランジスタ102及びトランジスタ103
)のチャネル幅(W)(または、チャネル長(L)に対するチャネル幅の比(W/L))
よりも小さくすることができる。こうして、半導体装置の高精細化、小型化を図ることが
できる。
Since the logic circuit INV3 and the logic circuit INV4 do not directly drive the load connected to the output terminal OUT, the current drive capability may be smaller than that of the logic circuit INV1 and the logic circuit INV2. Therefore, the channel width (W) (or the channel length (or the channel length) of the transistors included in the logic circuits INV3 and INV4 (the transistors 101, 102, and 103, particularly the transistors 102 and 103, or the transistors 104 and 105) L) is the ratio of the channel width (W / L)) to the transistors (transistor 101, transistor 102, and transistor 103, in particular, transistor 102 and transistor 103, which constitute the logic circuit INV1 and the logic circuit INV2.
) Channel width (W) (or ratio of channel width to channel length (L) (W / L))
Can be made smaller. Thus, high definition and small size of the semiconductor device can be achieved.

図2(A)に示した論理回路INVにおいて、トランジスタ101は出力端子OUTに接
続される負荷を直接駆動しないため、トランジスタ102及びトランジスタ103よりも
電流駆動能力が小さくても良い。そのため、トランジスタ101のチャネル幅(W)(ま
たは、チャネル長(L)に対するチャネル幅の比(W/L))は、トランジスタ102及
びトランジスタ103のチャネル幅(W)(または、チャネル長(L)に対するチャネル
幅の比(W/L))よりも小さくすることができる。
In the logic circuit INV illustrated in FIG. 2A, since the transistor 101 does not directly drive the load connected to the output terminal OUT, the current driving capability may be smaller than those of the transistor 102 and the transistor 103. Therefore, the channel width (W) of the transistor 101 (or the ratio of the channel width to the channel length (L) (W / L)) is equal to the channel width (W) of the transistor 102 and the transistor 103 (or channel length (L)). The channel width ratio to (W / L) can be made smaller.

本発明の半導体装置の一態様は、図1に示した段10を複数有する構成とすることができ
る。例えば、図3に示す様に、半導体装置100は段10を複数有し、複数の段10は、
入力端子INが前段の出力端子OUTと接続され、且つ反転入力端子INBが前段の反転
出力端子OUTBと接続されるように縦続接続(カスケード接続)される構成とすること
ができる。ここで、複数の段10の隣接する段において、端子C1に入力される信号の論
理値を異ならせることができる(つまり、複数の段10の隣接する段において、端子C2
に入力される信号の論理値を異ならせることができる)。例えば、ある段10において、
端子C1にはクロック信号を入力し、端子C2にはクロック反転信号を入力し、当該段1
0に隣接する段10において、端子C1にはクロック反転信号を入力し端子C2にはクロ
ック信号を入力することができる。図3では、クロック信号をCLKで示し、その反転信
号をCLKBで示している。また、縦続接続された複数の段10のうち最初の段の入力端
子IN及び反転入力端子INBには、互いに反転した信号が入力される構成とすることが
できる。図3では、最初の段の入力端子INに信号SPが入力され、反転入力端子INB
には信号SPの反転信号SPBが入力されている。
One embodiment of the semiconductor device of the present invention can have a structure including a plurality of stages 10 illustrated in FIGS. For example, as illustrated in FIG. 3, the semiconductor device 100 includes a plurality of stages 10.
A configuration in which the input terminal IN is connected to the preceding output terminal OUT and the inverting input terminal INB is connected to the preceding inverting output terminal OUTB in a cascade connection (cascade connection) may be employed. Here, the logical value of the signal input to the terminal C1 can be made different in the adjacent stages of the plurality of stages 10 (that is, in the adjacent stage of the plurality of stages 10, the terminal C2
The logic value of the signal input to can be different). For example, in a certain stage 10,
A clock signal is input to the terminal C1, and a clock inversion signal is input to the terminal C2.
In the stage 10 adjacent to 0, a clock inversion signal can be input to the terminal C1 and a clock signal can be input to the terminal C2. In FIG. 3, the clock signal is indicated by CLK, and its inverted signal is indicated by CLKB. In addition, inverted signals can be input to the input terminal IN and the inverting input terminal INB of the first stage among the plurality of stages 10 connected in cascade. In FIG. 3, the signal SP is input to the input terminal IN of the first stage, and the inverted input terminal INB
Is inputted with an inverted signal SPB of the signal SP.

図3に示す半導体装置100は、クロック信号に同期して最初の段の入力端子INに入力
された信号を各段10に順に保持する機能を有する。よって、半導体装置100はシフト
レジスタということもできる。信号SPはスタートパルスということもできる。半導体装
置100は、クロック信号CLKに同期してスタートパルスを順にシフトし、出力SR1
、SR2、SR3、として出力する機能を有する。半導体装置100は、出力SR1、S
R2、SR3、によって負荷を駆動することができる。なお、出力SR1、SR2、SR
3、は、各段10の出力端子OUTからの出力信号としたがこれに限定されない。例えば
、出力SR1、SR2、SR3、として、各段10の反転出力端子OUTBからの出力信
号を用いてもよい。また更に、偶数番目の段10の出力SR2、SR4、SR6、のみを
半導体装置100の出力として用い、負荷を駆動してもよい。
The semiconductor device 100 illustrated in FIG. 3 has a function of sequentially holding the signal input to the input terminal IN of the first stage in each stage 10 in synchronization with the clock signal. Therefore, the semiconductor device 100 can also be referred to as a shift register. The signal SP can also be called a start pulse. The semiconductor device 100 sequentially shifts the start pulse in synchronization with the clock signal CLK, and outputs the output SR1.
, SR2, SR3, and so on. The semiconductor device 100 has outputs SR1, S
The load can be driven by R2 and SR3. Outputs SR1, SR2, SR
3 is an output signal from the output terminal OUT of each stage 10, but is not limited thereto. For example, output signals from the inverting output terminal OUTB of each stage 10 may be used as the outputs SR1, SR2, SR3. Furthermore, only the outputs SR2, SR4, SR6 of the even-numbered stage 10 may be used as the output of the semiconductor device 100 to drive the load.

本実施の形態において示した半導体装置では、スイッチ(スイッチSW1、スイッチSW
2、スイッチSW3、スイッチSW4)と、導通状態となった当該スイッチを介して入力
信号が入力端子に入力される論理回路(論理回路INV1、論理回路INV2、論理回路
INV3、論理回路INV4)と、を有し、スイッチは、その導通状態又は非導通状態が
クロック信号(またはその反転信号)によって選択される。一方、論理回路は、高電源線
と出力端子との接続、及び、低電源線と出力端子との接続を選択することによって、入力
信号の論理値を反転して出力端子から出力する。そして、論理回路の出力を半導体装置の
出力とする。こうして、半導体装置によって駆動される負荷は、高電源線または低電源線
と接続されて駆動される。このような構成とすることによって半導体装置は、クロック信
号のハイレベル電位(またはローレベル電位)を用いて負荷を駆動しないので、クロック
信号生成回路は大きな電流駆動能力を必要としない。そのため、クロック信号生成回路の
回路面積を小さくすることができる。
In the semiconductor device described in this embodiment, the switches (switch SW1, switch SW1
2, a switch SW3, a switch SW4), and a logic circuit (a logic circuit INV1, a logic circuit INV2, a logic circuit INV3, and a logic circuit INV4) in which an input signal is input to the input terminal through the switch that is in a conductive state. In the switch, the conductive state or the non-conductive state is selected by a clock signal (or its inverted signal). On the other hand, the logic circuit inverts the logical value of the input signal and outputs it from the output terminal by selecting the connection between the high power supply line and the output terminal and the connection between the low power supply line and the output terminal. The output of the logic circuit is used as the output of the semiconductor device. Thus, the load driven by the semiconductor device is driven by being connected to the high power line or the low power line. With such a configuration, the semiconductor device does not drive the load using the high-level potential (or low-level potential) of the clock signal, so that the clock signal generation circuit does not require a large current driving capability. Therefore, the circuit area of the clock signal generation circuit can be reduced.

また、半導体装置を構成するトランジスタの全てを、同一導電型とすることによって、半
導体装置の作製工程を簡略化することができる。こうして、歩留まりを向上し、コストを
削減することができる。この場合に、論理回路(論理回路INV1、論理回路INV2、
論理回路INV3、及び論理回路INV4の全て、または論理回路INV3及び論理回路
INV4のみ)はブートストラップ回路を用いて出力信号を補正する構成とする。こうし
て、単極性のトランジスタを用いて構成される論理回路であっても、電源電圧(高電源電
位と低電源電位の差分に相当)に(概略)等しい振幅電圧の出力信号が得られる。
In addition, when all the transistors included in the semiconductor device have the same conductivity type, the manufacturing process of the semiconductor device can be simplified. Thus, the yield can be improved and the cost can be reduced. In this case, logic circuits (logic circuit INV1, logic circuit INV2,
All of the logic circuit INV3 and the logic circuit INV4, or only the logic circuit INV3 and the logic circuit INV4) are configured to correct the output signal using a bootstrap circuit. In this way, even in a logic circuit configured using unipolar transistors, an output signal having an amplitude voltage (roughly) equal to the power supply voltage (corresponding to the difference between the high power supply potential and the low power supply potential) can be obtained.

更に、論理回路は、複数の入力端子(入力信号が入力される入力端子と、前記入力信号の
論理値が反転した信号が入力される反転入力端子)を有し、高電源線及び低電源線の一方
と出力端子との接続を反転入力端子に入力される信号によって制御し、高電源線及び低電
源線の他方と出力端子との接続を入力端子に入力される信号によって制御することによっ
て、入力端子に入力された入力信号の論理値を反転して出力端子から出力する構成とする
ことができる。こうして、単極性のトランジスタを用いて構成される論理回路であっても
、高電源線と出力端子の間に設けられたトランジスタ、及び、低電源線と出力端子の間に
設けられたトランジスタのうちの一方がオン状態のときに、他方をオフ状態とすることが
できる。そのため、高電源線と低電源線との間に設けられた回路における貫通電流を抑制
することができる。
Furthermore, the logic circuit has a plurality of input terminals (an input terminal to which an input signal is input and an inverting input terminal to which a signal obtained by inverting the logic value of the input signal is input), and a high power line and a low power line By controlling the connection between one of the output terminal and the output terminal by a signal input to the inverting input terminal, and controlling the connection between the other of the high power line and the low power line and the output terminal by a signal input to the input terminal, The logic value of the input signal input to the input terminal can be inverted and output from the output terminal. Thus, even in a logic circuit configured using unipolar transistors, a transistor provided between the high power supply line and the output terminal, and a transistor provided between the low power supply line and the output terminal. When one of the two is on, the other can be off. Therefore, a through current in a circuit provided between the high power line and the low power line can be suppressed.

また、半導体装置に含まれるトランジスタは、チャネルが形成される半導体層と、半導体
層を挟んで設けられた一対のゲート電極とを有し、一対のゲート電極の一方は半導体層と
第1のゲート絶縁層を介して重畳し、一対のゲート電極の他方は、半導体層と第2のゲー
ト絶縁層を介して重畳する構成とすることができる。一対のゲート電極の他方(バックゲ
ート)は、当該トランジスタのソースと接続することができる。または、当該トランジス
タがnチャネル型トランジスタの場合に、一対のゲート電極の他方(バックゲート)は低
電源線と接続することができる。当該トランジスタがpチャネル型トランジスタの場合に
、一対のゲート電極の他方(バックゲート)は高電源線と接続することができる。こうし
て各トランジスタがノーマリオンとなるのを抑制することができる。そのため、半導体装
置が誤動作するのを抑制し、また貫通電流も抑制することができる。
In addition, a transistor included in the semiconductor device includes a semiconductor layer in which a channel is formed and a pair of gate electrodes provided with the semiconductor layer interposed therebetween, and one of the pair of gate electrodes includes the semiconductor layer and the first gate. The insulating layer can overlap with each other, and the other of the pair of gate electrodes can overlap with the semiconductor layer and the second gate insulating layer. The other of the pair of gate electrodes (back gate) can be connected to the source of the transistor. Alternatively, in the case where the transistor is an n-channel transistor, the other of the pair of gate electrodes (back gate) can be connected to the low power supply line. In the case where the transistor is a p-channel transistor, the other of the pair of gate electrodes (back gate) can be connected to a high power supply line. Thus, each transistor can be prevented from being normally on. Therefore, malfunction of the semiconductor device can be suppressed and a through current can also be suppressed.

本実施の形態は他の実施の形態と自由に組み合わせて実施することが可能である。 This embodiment can be implemented freely combining with any of the other embodiments.

(実施の形態2)
本実施の形態では、本発明の半導体装置の具体的な一態様について、図4及び図5を用い
て説明する。
(Embodiment 2)
In this embodiment, a specific embodiment of a semiconductor device of the present invention will be described with reference to FIGS.

半導体装置は、図4に示す段10を有する構成とすることができる。段10は、入力端子
INと、反転入力端子INBと、スイッチSW1と、スイッチSW2と、スイッチSW3
と、スイッチSW4と、論理回路INV1と、論理回路INV2と、論理回路INV3と
、論理回路INV4と、増幅回路BUF1と、増幅回路BUF2と、出力端子OUTと、
反転出力端子OUTBと、を有する。
The semiconductor device can have a structure having a stage 10 shown in FIG. The stage 10 includes an input terminal IN, an inverting input terminal INB, a switch SW1, a switch SW2, and a switch SW3.
A switch SW4, a logic circuit INV1, a logic circuit INV2, a logic circuit INV3, a logic circuit INV4, an amplifier circuit BUF1, an amplifier circuit BUF2, an output terminal OUT,
And an inverting output terminal OUTB.

論理回路INV1、論理回路INV2、論理回路INV3、論理回路INV4はそれぞれ
、入力端子INと、反転入力端子INBと、出力端子OUTと、を有し、入力端子INに
入力された信号を反転させて出力端子OUTから出力する。論理回路INV1、論理回路
INV2、論理回路INV3、論理回路INV4は、インバータ回路ということもできる
。増幅回路BUF1及び増幅回路BUF2はそれぞれ、入力端子INと、反転入力端子I
NBと、出力端子OUTと、を有し、入力端子INに入力された信号をインピーダンス変
換(インピーダンスを低く)して出力端子OUTから出力する。論理回路INV1の出力
端子OUTは、増幅回路BUF1の入力端子IN、及び増幅回路BUF2の反転入力端子
INBと接続される。論理回路INV2の出力端子OUTは、増幅回路BUF1の反転入
力端子INB、及び増幅回路BUF2の入力端子INと接続される。増幅回路BUF1の
出力端子OUTは、論理回路INV3の入力端子IN、論理回路INV4の反転入力端子
INB、及び出力端子OUTと接続される。増幅回路BUF2の出力端子OUTは、論理
回路INV3の反転入力端子INB、論理回路INV4の入力端子IN、及び反転出力端
子OUTBと接続される。スイッチSW1、スイッチSW2、スイッチSW3、及びスイ
ッチSW4それぞれは、端子Aと端子Bとの間の導通状態又は非導通状態を端子Xに入力
される信号によって選択する機能を有する。こうして、スイッチSW1は、入力端子IN
と、論理回路INV1の入力端子IN及び論理回路INV2の反転入力端子INBと、の
間の導通状態又は非導通状態を端子Xに入力される信号によって選択する機能を有する。
スイッチSW2は、反転入力端子INBと、論理回路INV1の反転入力端子INB及び
論理回路INV2の入力端子INと、の間の導通状態又は非導通状態を端子Xに入力され
る信号によって選択する機能を有する。スイッチSW1及びスイッチSW2の端子Xは端
子C1に接続され、端子C1にはクロック信号及びその反転信号の一方が入力される。ス
イッチSW3は、論理回路INV3の出力端子OUTと、論理回路INV1の入力端子I
N及び論理回路INV2の反転入力端子INBと、の間の導通状態又は非導通状態を端子
Xに入力される信号によって選択する機能を有する。スイッチSW4は、論理回路INV
4の出力端子OUTと、論理回路INV1の反転入力端子INB及び論理回路INV2の
入力端子INと、の間の導通状態又は非導通状態を端子Xに入力される信号によって選択
する機能を有する。スイッチSW3及びスイッチSW4の端子Xは端子C2に接続され、
端子C2にはクロック信号及びその反転信号の他方が入力される。
The logic circuit INV1, the logic circuit INV2, the logic circuit INV3, and the logic circuit INV4 each have an input terminal IN, an inverting input terminal INB, and an output terminal OUT, and invert the signal input to the input terminal IN. Output from the output terminal OUT. The logic circuit INV1, the logic circuit INV2, the logic circuit INV3, and the logic circuit INV4 can also be referred to as inverter circuits. Each of the amplifier circuit BUF1 and the amplifier circuit BUF2 includes an input terminal IN and an inverting input terminal I.
It has NB and an output terminal OUT, and impedance-converts the signal input to the input terminal IN (lowers the impedance) and outputs it from the output terminal OUT. The output terminal OUT of the logic circuit INV1 is connected to the input terminal IN of the amplifier circuit BUF1 and the inverting input terminal INB of the amplifier circuit BUF2. The output terminal OUT of the logic circuit INV2 is connected to the inverting input terminal INB of the amplifier circuit BUF1 and the input terminal IN of the amplifier circuit BUF2. The output terminal OUT of the amplifier circuit BUF1 is connected to the input terminal IN of the logic circuit INV3, the inverting input terminal INB of the logic circuit INV4, and the output terminal OUT. The output terminal OUT of the amplifier circuit BUF2 is connected to the inverting input terminal INB of the logic circuit INV3, the input terminal IN of the logic circuit INV4, and the inverting output terminal OUTB. Each of the switch SW1, the switch SW2, the switch SW3, and the switch SW4 has a function of selecting a conduction state or a non-conduction state between the terminal A and the terminal B by a signal input to the terminal X. Thus, the switch SW1 is connected to the input terminal IN.
And a function of selecting a conduction state or a non-conduction state between the input terminal IN of the logic circuit INV1 and the inverting input terminal INB of the logic circuit INV2 by a signal input to the terminal X.
The switch SW2 has a function of selecting a conduction state or non-conduction state between the inverting input terminal INB and the inverting input terminal INB of the logic circuit INV1 and the input terminal IN of the logic circuit INV2 according to a signal input to the terminal X. Have. The terminals X of the switches SW1 and SW2 are connected to the terminal C1, and one of the clock signal and its inverted signal is input to the terminal C1. The switch SW3 includes an output terminal OUT of the logic circuit INV3 and an input terminal I of the logic circuit INV1.
N and the inverting input terminal INB of the logic circuit INV2 have a function of selecting a conduction state or a non-conduction state between them by a signal inputted to the terminal X. The switch SW4 is connected to the logic circuit INV
4 has a function of selecting a conduction state or a non-conduction state between the output terminal OUT 4 and the inverting input terminal INB of the logic circuit INV1 and the input terminal IN of the logic circuit INV2 by a signal input to the terminal X. The terminals X of the switch SW3 and the switch SW4 are connected to the terminal C2,
The other of the clock signal and its inverted signal is input to the terminal C2.

図4に示した段10では、クロック信号(またはその反転信号)によってスイッチSW1
及びスイッチSW2が導通状態の場合、クロック信号の反転信号(またはクロック信号)
によってスイッチSW3及びスイッチSW4は非導通状態となり、クロック信号(または
その反転信号)によってスイッチSW1及びスイッチSW2が非導通状態の場合、クロッ
ク信号の反転信号(またはクロック信号)によってスイッチSW3及びスイッチSW4は
導通状態となる。そのため、クロック信号に同期して、入力端子INに入力された信号を
保持する機能を有する。よって、図4に示した段10は、フリップフロップ回路、ラッチ
回路と呼ぶこともできる。
In the stage 10 shown in FIG. 4, the switch SW1 is generated by a clock signal (or its inverted signal).
When the switch SW2 is conductive, the inverted signal of the clock signal (or the clock signal)
Thus, the switch SW3 and the switch SW4 are turned off, and when the switch SW1 and the switch SW2 are turned off by the clock signal (or its inverted signal), the switch SW3 and the switch SW4 are turned on by the inverted signal (or clock signal) of the clock signal. It becomes a conductive state. Therefore, it has a function of holding a signal input to the input terminal IN in synchronization with the clock signal. Therefore, the stage 10 illustrated in FIG. 4 can also be called a flip-flop circuit or a latch circuit.

増幅回路BUF1及び増幅回路BUF2のより具体的な構成の一態様について、図5を用
いて説明する。
One mode of more specific structures of the amplifier circuit BUF1 and the amplifier circuit BUF2 will be described with reference to FIG.

増幅回路BUF1及び増幅回路BUF2はそれぞれ、図5に示す増幅回路BUFとするこ
とができる。図5に示した増幅回路BUFは、トランジスタ108と、トランジスタ10
9と、トランジスタ110と、容量素子212と、を有する。トランジスタ108のゲー
トは電源電位V1が与えられる電源線V1と接続され、トランジスタ108のドレインは
入力端子INと接続され、トランジスタ108のソースはトランジスタ109のゲートと
接続され、トランジスタ109のドレインは電源電位V1が与えられる電源線V1と接続
され、トランジスタ109のソースは出力端子OUTと接続され、トランジスタ110の
ゲートは反転入力端子INBと接続され、トランジスタ110のソースは電源電位V1と
は異なる電源電位V2が与えられる電源線V2と接続され、トランジスタ110のドレイ
ンは出力端子OUTと接続される。容量素子212の一対の電極のうちの一方はトランジ
スタ109のゲートと接続され、容量素子212の一対の電極のうちに他方はトランジス
タ109のソースと接続される。なお、容量素子212を設ける代わりに、トランジスタ
109の寄生容量等を積極的に利用することもできる。
Each of the amplifier circuit BUF1 and the amplifier circuit BUF2 can be the amplifier circuit BUF shown in FIG. The amplifier circuit BUF shown in FIG. 5 includes a transistor 108 and a transistor 10.
9, a transistor 110, and a capacitor 212. The gate of the transistor 108 is connected to the power supply line V1 to which the power supply potential V1 is applied, the drain of the transistor 108 is connected to the input terminal IN, the source of the transistor 108 is connected to the gate of the transistor 109, and the drain of the transistor 109 is power supply potential Connected to the power supply line V1 to which V1 is applied, the source of the transistor 109 is connected to the output terminal OUT, the gate of the transistor 110 is connected to the inverting input terminal INB, and the source of the transistor 110 is a power supply potential V2 different from the power supply potential V1. Is connected to the power supply line V2, and the drain of the transistor 110 is connected to the output terminal OUT. One of the pair of electrodes of the capacitor 212 is connected to the gate of the transistor 109, and the other of the pair of electrodes of the capacitor 212 is connected to the source of the transistor 109. Note that parasitic capacitance or the like of the transistor 109 can be positively used instead of providing the capacitor 212.

トランジスタ108、トランジスタ109及びトランジスタ110は、同一導電型のトラ
ンジスタとすることができる。トランジスタ108、トランジスタ109及びトランジス
タ110をnチャネル型トランジスタとした場合、電源電位V1は電源電位V2よりも高
くする。また、電源電位V2は、例えば接地電位とする。つまり、電源電位V1を高電源
電位とし、電源電位V2を低電源電位とする。トランジスタ108、トランジスタ109
及びトランジスタ110をpチャネル型トランジスタとした場合、電源電位V1は電源電
位V2よりも低くする。また、電源電位V1は、例えば接地電位とする。つまり、電源電
位V1を低電源電位とし、電源電位V2を高電源電位とする。
The transistors 108, 109, and 110 can be transistors having the same conductivity type. In the case where the transistors 108, 109, and 110 are n-channel transistors, the power supply potential V1 is higher than the power supply potential V2. Further, the power supply potential V2 is, for example, a ground potential. That is, the power supply potential V1 is a high power supply potential and the power supply potential V2 is a low power supply potential. Transistor 108, transistor 109
When the transistor 110 is a p-channel transistor, the power supply potential V1 is lower than the power supply potential V2. Further, the power supply potential V1 is, for example, a ground potential. That is, the power supply potential V1 is a low power supply potential and the power supply potential V2 is a high power supply potential.

トランジスタ108、トランジスタ109及びトランジスタ110それぞれは、チャネル
が形成される半導体層と、半導体層を挟んで設けられた一対のゲート電極とを有し、一対
のゲート電極の一方は半導体層と第1のゲート絶縁層を介して重畳し、一対のゲート電極
の他方は、半導体層と第2のゲート絶縁層を介して重畳する構成とすることができる。こ
こで、一対のゲート電極の一方を当該トランジスタのゲートとする。一対のゲート電極の
他方をバックゲートとも呼ぶ。一対のゲート電極の他方(バックゲート)は、当該トラン
ジスタのソースと接続することができる。図5では、トランジスタ108、トランジスタ
109及びトランジスタ110それぞれが、ゲートとバックゲートとを有し、バックゲー
トがソースと接続されている構成を模式的に示している。なお、一対のゲート電極の他方
(バックゲート)は電源線V2と接続することもできる。つまり、当該トランジスタがn
チャネル型トランジスタの場合に、一対のゲート電極の他方(バックゲート)を低電源線
と接続し、当該トランジスタがpチャネル型トランジスタの場合に、一対のゲート電極の
他方(バックゲート)を高電源線と接続することもできる。こうして各トランジスタ(ト
ランジスタ108、トランジスタ109及びトランジスタ110)がノーマリオンとなる
のを抑制することができる。
Each of the transistor 108, the transistor 109, and the transistor 110 includes a semiconductor layer in which a channel is formed and a pair of gate electrodes provided with the semiconductor layer interposed therebetween, and one of the pair of gate electrodes includes the semiconductor layer and the first layer. The gate insulating layer overlaps with the other, and the other of the pair of gate electrodes can overlap with the semiconductor layer with the second gate insulating layer interposed therebetween. Here, one of the pair of gate electrodes is a gate of the transistor. The other of the pair of gate electrodes is also referred to as a back gate. The other of the pair of gate electrodes (back gate) can be connected to the source of the transistor. FIG. 5 schematically illustrates a configuration in which each of the transistor 108, the transistor 109, and the transistor 110 includes a gate and a back gate, and the back gate is connected to a source. Note that the other (back gate) of the pair of gate electrodes can be connected to the power supply line V2. That is, the transistor is n
In the case of a channel-type transistor, the other of the pair of gate electrodes (back gate) is connected to a low power supply line. Can also be connected. In this manner, each transistor (the transistor 108, the transistor 109, and the transistor 110) can be prevented from being normally on.

なお、トランジスタ108、トランジスタ109及びトランジスタ110のうちいくつか
は、一対のゲート電極の一方をゲートとし、一対のゲート電極の他方をバックゲートとし
、トランジスタ108、トランジスタ109及びトランジスタ110のうち他のトランジ
スタは、一対のゲート電極の一方をバックゲートとし、一対のゲート電極の他方をゲート
としてもよい。例えば、トランジスタ109は一対のゲート電極の一方をゲートとし、一
対のゲート電極の他方をバックゲートとし、トランジスタ110は一対のゲート電極の一
方をバックゲートとし、一対のゲート電極の他方をゲートとしてもよい。つまり、トラン
ジスタ109とトランジスタ110とで、「ゲート」と「バックゲート」との位置関係を
逆とすることが可能である。例えば、トランジスタ109とトランジスタ110の一方を
半導体層の下方にゲートが設けられたボトムゲート型トランジスタとし、トランジスタ1
09とトランジスタ110の他方を半導体層の上方にゲートが設けられたトップゲート型
トランジスタとすることも可能である。そして、バックゲートは、当該トランジスタのソ
ースと電気的に接続することができる。または、当該トランジスタがnチャネル型トラン
ジスタの場合に、バックゲートは低電源線と電気的に接続することができる。当該トラン
ジスタがpチャネル型トランジスタの場合に、バックゲートは高電源線と電気的に接続す
ることができる。
Note that in some of the transistors 108, 109, and 110, one of the pair of gate electrodes serves as a gate and the other of the pair of gate electrodes serves as a back gate, and the other transistors of the transistor 108, the transistor 109, and the transistor 110 The one of the pair of gate electrodes may be a back gate and the other of the pair of gate electrodes may be a gate. For example, the transistor 109 may have one of a pair of gate electrodes as a gate, the other of a pair of gate electrodes as a back gate, and the transistor 110 may have one of a pair of gate electrodes as a back gate and the other of a pair of gate electrodes as a gate. Good. That is, the positional relationship between the “gate” and the “back gate” in the transistor 109 and the transistor 110 can be reversed. For example, one of the transistor 109 and the transistor 110 is a bottom-gate transistor in which a gate is provided below a semiconductor layer, and the transistor 1
The other of 09 and the transistor 110 can be a top gate transistor in which a gate is provided above a semiconductor layer. The back gate can be electrically connected to the source of the transistor. Alternatively, when the transistor is an n-channel transistor, the back gate can be electrically connected to the low power supply line. In the case where the transistor is a p-channel transistor, the back gate can be electrically connected to the high power supply line.

図5に示した増幅回路BUFの動作について説明する。 An operation of the amplifier circuit BUF shown in FIG. 5 will be described.

まず、トランジスタ108、トランジスタ109及びトランジスタ110がnチャネル型
トランジスタである場合の動作について説明する。入力端子INにローレベル電位が入力
され、反転入力端子INBにハイレベル電位が入力された際、トランジスタ110はオン
状態となり、且つトランジスタ109はオフ状態となる。こうして、出力端子OUTは電
源線V2と接続されて、出力端子OUTから電源電位V2(低電源電位)が出力される。
入力端子INにハイレベル電位が入力され、反転入力端子INBにローレベル電位が入力
された際、トランジスタ110はオフ状態となり、且つトランジスタ109はオン状態と
なる。こうして、出力端子OUTは電源線V1と接続される。ここで、入力端子INにハ
イレベル電位が入力されることによってトランジスタ108のソースの電位が所定の電位
(トランジスタ108のゲートの電位である電源電位V1に対してトランジスタ108の
閾値電圧分低い電位)となると、トランジスタ108はオフ状態となり、そのソースはフ
ローティング状態となる。そして、その後もトランジスタ109のソースの電位が上昇し
続けることにより、容量素子212による容量結合によってトランジスタ109のゲート
の電位が上昇する。こうして、出力端子OUTの電位は電源電位V1(またはそれに近い
電位)に引き上げられ、出力端子OUTから電源電位V1(高電源電位)が出力される。
つまり、図5に示した増幅回路BUFは、ブートストラップ回路を有するということもで
きる。
First, operation in the case where the transistors 108, 109, and 110 are n-channel transistors is described. When a low level potential is input to the input terminal IN and a high level potential is input to the inverting input terminal INB, the transistor 110 is turned on and the transistor 109 is turned off. Thus, the output terminal OUT is connected to the power supply line V2, and the power supply potential V2 (low power supply potential) is output from the output terminal OUT.
When a high level potential is input to the input terminal IN and a low level potential is input to the inverting input terminal INB, the transistor 110 is turned off and the transistor 109 is turned on. Thus, the output terminal OUT is connected to the power supply line V1. Here, when a high-level potential is input to the input terminal IN, the source potential of the transistor 108 is a predetermined potential (a potential lower than the power supply potential V1 that is the gate potential of the transistor 108 by the threshold voltage of the transistor 108). Then, the transistor 108 is turned off and its source is in a floating state. After that, the potential of the source of the transistor 109 continues to rise, so that the potential of the gate of the transistor 109 rises due to capacitive coupling by the capacitor 212. Thus, the potential of the output terminal OUT is raised to the power supply potential V1 (or a potential close thereto), and the power supply potential V1 (high power supply potential) is output from the output terminal OUT.
That is, it can be said that the amplifier circuit BUF shown in FIG. 5 includes a bootstrap circuit.

次いで、トランジスタ108、トランジスタ109及びトランジスタ110がpチャネル
型トランジスタである場合の動作について説明する。入力端子INにハイレベル電位が入
力され、反転入力端子INBにローレベル電位が入力された際、トランジスタ110はオ
ン状態となり、且つトランジスタ109はオフ状態となる。こうして、出力端子OUTは
電源線V2と接続されて、出力端子OUTから電源電位V2(高電源電位)が出力される
。入力端子INにローレベル電位が入力され、反転入力端子INBにハイレベル電位が入
力された際、トランジスタ110はオフ状態となり、且つトランジスタ109はオン状態
となる。こうして、出力端子OUTは電源線V1と接続される。ここで、入力端子INに
ローレベル電位が入力されることによってトランジスタ108のソースの電位が所定の電
位(トランジスタ108のゲートの電位である電源電位V1に対してトランジスタ108
の閾値電圧分高い電位)となると、トランジスタ108はオフ状態となり、そのソースは
フローティング状態となる。そして、その後もトランジスタ109のソースの電位が低下
し続けることにより、容量素子212による容量結合によってトランジスタ109のゲー
トの電位が低下する。こうして、出力端子OUTの電位は電源電位V1(またはそれに近
い電位)に引き下げられ、出力端子OUTから電源電位V1(低電源電位)が出力される
。つまり、図5に示した増幅回路BUFは、ブートストラップ回路を有するということも
できる。
Next, operation in the case where the transistors 108, 109, and 110 are p-channel transistors is described. When a high level potential is input to the input terminal IN and a low level potential is input to the inverting input terminal INB, the transistor 110 is turned on and the transistor 109 is turned off. Thus, the output terminal OUT is connected to the power supply line V2, and the power supply potential V2 (high power supply potential) is output from the output terminal OUT. When a low level potential is input to the input terminal IN and a high level potential is input to the inverting input terminal INB, the transistor 110 is turned off and the transistor 109 is turned on. Thus, the output terminal OUT is connected to the power supply line V1. Here, when a low-level potential is input to the input terminal IN, the potential of the source of the transistor 108 is changed to a predetermined potential (the power supply potential V1 which is the gate potential of the transistor 108).
The transistor 108 is turned off and its source is in a floating state. After that, the potential of the source of the transistor 109 continues to decrease, so that the potential of the gate of the transistor 109 decreases due to capacitive coupling by the capacitor 212. Thus, the potential of the output terminal OUT is lowered to the power supply potential V1 (or a potential close thereto), and the power supply potential V1 (low power supply potential) is output from the output terminal OUT. That is, it can be said that the amplifier circuit BUF shown in FIG. 5 includes a bootstrap circuit.

以上のとおりの動作を行うため、増幅回路BUFは、バッファ回路やレベルシフタ回路と
いうこともできる。
Since the operation as described above is performed, the amplifier circuit BUF can also be referred to as a buffer circuit or a level shifter circuit.

なお、図4において、論理回路INV1、論理回路INV2、論理回路INV3及び論理
回路INV4それぞれは、実施の形態1において図2(B)で示した論理回路INVと同
様の構成とすることができる。実施の形態1において説明した様に、図2(B)に示した
論理回路INVは、図2(A)に示した論理回路INVと比較して回路構成を簡略化する
ことができるが、電源電圧(高電源電位と低電源電位の差分に相当、つまり|V1−V2
|に相当)に等しい、所定の振幅の出力信号を出力することができない。
Note that in FIG. 4, each of the logic circuit INV1, the logic circuit INV2, the logic circuit INV3, and the logic circuit INV4 can have a structure similar to that of the logic circuit INV illustrated in FIG. As described in Embodiment 1, the circuit configuration of the logic circuit INV illustrated in FIG. 2B can be simplified as compared with the logic circuit INV illustrated in FIG. Voltage (corresponding to the difference between the high power supply potential and the low power supply potential, that is, | V1-V2
It is impossible to output an output signal having a predetermined amplitude equal to |

しかし、図4において、論理回路INV3の出力及び論理回路INV4の出力は、スイッ
チSW3及びスイッチSW4を介して、論理回路INV1及び論理回路INV2に入力さ
れる。また、論理回路INV1及び論理回路INV2の出力は、増幅回路BUF1及び増
幅回路BUF2によって増幅され、各段10の出力端子OUT及び反転出力端子OUTB
からの出力信号となる。そのため、論理回路INV1、論理回路INV2、論理回路IN
V3及び論理回路INV4が、電源電圧(高電源電位と低電源電位の差分に相当、つまり
|V1−V2|に相当)に(概略)等しい振幅の出力信号を出力することができなくても
、段10の出力端子OUT及び反転出力端子OUTBからは電源電圧(高電源電位と低電
源電位の差分に相当、つまり|V1−V2|に相当)に(概略)等しい振幅の出力信号が
出力される。こうして、所定の振幅の信号を出力可能な半導体装置が得られる。
However, in FIG. 4, the output of the logic circuit INV3 and the output of the logic circuit INV4 are input to the logic circuit INV1 and the logic circuit INV2 via the switch SW3 and the switch SW4. Further, the outputs of the logic circuit INV1 and the logic circuit INV2 are amplified by the amplifier circuit BUF1 and the amplifier circuit BUF2, and the output terminal OUT and the inverted output terminal OUTB of each stage 10 are amplified.
Output signal. Therefore, the logic circuit INV1, the logic circuit INV2, the logic circuit IN
Even if V3 and the logic circuit INV4 cannot output an output signal having an amplitude equal to (approximately) the power supply voltage (corresponding to the difference between the high power supply potential and the low power supply potential, that is, equivalent to | V1−V2 |), From the output terminal OUT and the inverted output terminal OUTB of the stage 10, an output signal having an amplitude equal to (approximately) the power supply voltage (corresponding to the difference between the high power supply potential and the low power supply potential, that is, corresponding to | V1−V2 |) is output. . Thus, a semiconductor device capable of outputting a signal having a predetermined amplitude is obtained.

なお、図4における論理回路INV1、論理回路INV2、論理回路INV3及び論理回
路INV4のいずれか又は全ては、実施の形態1において図2(A)で示した論理回路I
NVと同様の構成とすることも可能である。
Note that any or all of the logic circuit INV1, the logic circuit INV2, the logic circuit INV3, and the logic circuit INV4 in FIG. 4 are the same as the logic circuit I illustrated in FIG.
A configuration similar to that of NV is also possible.

また、スイッチSW1及びスイッチSW2それぞれは、実施の形態1において図2(C)
で示した構成と同様の構成とすることができるため、説明は省略する。スイッチSW3及
びスイッチSW4それぞれは、実施の形態1において図2(D)で示した構成と同様の構
成とすることができるため、説明は省略する。
Further, each of the switch SW1 and the switch SW2 is shown in FIG.
Since it can be set as the structure similar to shown by, description is abbreviate | omitted. Each of the switch SW3 and the switch SW4 can have a structure similar to that illustrated in FIG. 2D in Embodiment 1, and thus description thereof is omitted.

ここで、スイッチは論理回路や増幅回路よりも電流駆動能力が小さくても良いため、スイ
ッチを構成するトランジスタのサイズは、論理回路や増幅回路を構成するトランジスタの
サイズよりも小さくすることができる。つまり、トランジスタ106及びトランジスタ1
07のチャネル幅(W)(または、チャネル長(L)に対するチャネル幅の比(W/L)
)は、トランジスタ104、トランジスタ105、トランジスタ108、トランジスタ1
09及びトランジスタ110のいずれか又は全てのチャネル幅(W)(または、チャネル
長(L)に対するチャネル幅の比(W/L))よりも小さくすることができる。こうして
、半導体装置の高精細化、小型化を図ることができる。
Here, since the switch may have a smaller current driving capability than the logic circuit or the amplifier circuit, the size of the transistor constituting the switch can be made smaller than the size of the transistor constituting the logic circuit or the amplifier circuit. That is, the transistor 106 and the transistor 1
07 channel width (W) (or ratio of channel width to channel length (L) (W / L)
) Is the transistor 104, transistor 105, transistor 108, transistor 1
09 and the transistor 110 can be smaller than the channel width (W) (or the ratio of the channel width to the channel length (L) (W / L)). Thus, high definition and small size of the semiconductor device can be achieved.

論理回路INV1、論理回路INV2、論理回路INV3、及び論理回路INV4は、出
力端子OUTに接続される負荷を直接駆動しないため、増幅回路BUF1及び増幅回路B
UF2よりも電流駆動能力が小さくても良い。そのため、論理回路INV1、論理回路I
NV2、論理回路INV3、及び論理回路INV4を構成するトランジスタ(トランジス
タ104及びトランジスタ105)のチャネル幅(W)(または、チャネル長(L)に対
するチャネル幅の比(W/L))は、増幅回路BUF1及び増幅回路BUF2を構成する
トランジスタ(トランジスタ108、トランジスタ109及びトランジスタ110、特に
トランジスタ109及びトランジスタ110)のチャネル幅(W)(または、チャネル長
(L)に対するチャネル幅の比(W/L))よりも小さくすることができる。こうして、
半導体装置の高精細化、小型化を図ることができる。
Since the logic circuit INV1, the logic circuit INV2, the logic circuit INV3, and the logic circuit INV4 do not directly drive the load connected to the output terminal OUT, the amplifier circuit BUF1 and the amplifier circuit B
The current driving capability may be smaller than that of UF2. Therefore, the logic circuit INV1, the logic circuit I
The channel width (W) (or the ratio of the channel width to the channel length (L) (W / L)) of the transistors (transistors 104 and 105) included in the NV2, the logic circuit INV3, and the logic circuit INV4 is an amplifier circuit. Channel width (W) (or ratio of channel width to channel length (L) (W / L) of transistors (transistor 108, transistor 109, and transistor 110, in particular transistor 109 and transistor 110) included in BUF1 and amplifier circuit BUF2 ). Thus,
High definition and miniaturization of a semiconductor device can be achieved.

図4に示した構成の段10は、図1に示した構成の段10における論理回路INV1及び
論理回路INV2の代わりに、論理回路INV1と増幅回路BUF1と論理回路INV2
と増幅回路BUF2とを設けた構成に相当する。つまり、図4に示した構成の段10は、
図1に示した構成の段10における論理回路INV1及び論理回路INV2を、論理値反
転機能を有する回路と、増幅機能を有する回路と、に分離した構成に相当するということ
もできる。ここで、論理値反転機能を有する回路と、増幅機能を有する回路とを分離する
ことによって、上記のとおり、論理値反転機能を有する回路(図4における、論理回路I
NV1及び論理回路INV2)を構成するトランジスタのサイズを、増幅機能を有する回
路(図4における、増幅回路BUF1及び増幅回路BUF2)を構成するトランジスタの
サイズよりも小さくすることができる。そのため、論理値反転機能を有する回路(図4に
おける、論理回路INV1及び論理回路INV2)に信号を入力する回路(図4における
、スイッチSW1、スイッチSW2、スイッチSW3、スイッチSW4等)の電流駆動能
力は小さくすることができる。こうして、半導体装置の高精細化、小型化を図ることがで
きる。
The stage 10 having the configuration shown in FIG. 4 includes a logic circuit INV1, an amplifier circuit BUF1, and a logic circuit INV2 instead of the logic circuits INV1 and INV2 in the stage 10 having the configuration shown in FIG.
And an amplifier circuit BUF2. That is, the stage 10 of the configuration shown in FIG.
It can also be said that the logic circuit INV1 and the logic circuit INV2 in the stage 10 having the configuration shown in FIG. 1 correspond to a configuration separated into a circuit having a logic value inversion function and a circuit having an amplification function. Here, by separating the circuit having the logic value inversion function and the circuit having the amplification function, as described above, the circuit having the logic value inversion function (the logic circuit I in FIG. 4).
The size of the transistors constituting the NV1 and the logic circuit INV2) can be made smaller than the size of the transistors constituting the circuit having the amplification function (the amplification circuit BUF1 and the amplification circuit BUF2 in FIG. 4). Therefore, the current drive capability of a circuit (a switch SW1, a switch SW2, a switch SW3, a switch SW4, etc. in FIG. 4) that inputs a signal to a circuit having a logic value inversion function (a logic circuit INV1 and a logic circuit INV2 in FIG. 4) Can be small. Thus, high definition and small size of the semiconductor device can be achieved.

図5に示した増幅回路BUFにおいて、トランジスタ108は出力端子OUTに接続され
る負荷を直接駆動しないため、トランジスタ109及びトランジスタ110よりも電流駆
動能力が小さくても良い。そのため、トランジスタ108のチャネル幅(W)(または、
チャネル長(L)に対するチャネル幅の比(W/L))は、トランジスタ109及びトラ
ンジスタ110のチャネル幅(W)(または、チャネル長(L)に対するチャネル幅の比
(W/L))よりも小さくすることができる。
In the amplifier circuit BUF illustrated in FIG. 5, the transistor 108 does not directly drive a load connected to the output terminal OUT, and thus may have a smaller current driving capability than the transistors 109 and 110. Therefore, the channel width (W) of the transistor 108 (or
The ratio of the channel width to the channel length (L) (W / L)) is larger than the channel width (W) of the transistor 109 and the transistor 110 (or the ratio of the channel width to the channel length (L) (W / L)). Can be small.

本発明の半導体装置の一態様は、図4に示した段10を複数有する構成とすることができ
る。例えば、図3に示す様に、半導体装置100は段10を複数有し、複数の段10は、
入力端子INが前段の出力端子OUTと接続され、且つ反転入力端子INBが前段の反転
出力端子OUTBと接続されるように縦続接続(カスケード接続)される構成とすること
ができる。ここで、複数の段10の隣接する段において、端子C1に入力される信号の論
理値を異ならせることができる(つまり、複数の段10の隣接する段において、端子C2
に入力される信号の論理値を異ならせることができる)。例えば、ある段10において、
端子C1にはクロック信号を入力し、端子C2にはクロック反転信号を入力し、当該段1
0に隣接する段10において、端子C1にはクロック反転信号を入力し端子C2にはクロ
ック信号を入力することができる。図3では、クロック信号をCLKで示し、その反転信
号をCLKBで示している。また、縦続接続された複数の段10のうち最初の段の入力端
子IN及び反転入力端子INBには、互いに反転した信号が入力される構成とすることが
できる。図3では、最初の段の入力端子INに信号SPが入力され、反転入力端子INB
には信号SPの反転信号SPBが入力されている。
One embodiment of the semiconductor device of the present invention can have a structure including a plurality of stages 10 illustrated in FIGS. For example, as illustrated in FIG. 3, the semiconductor device 100 includes a plurality of stages 10.
A configuration in which the input terminal IN is connected to the preceding output terminal OUT and the inverting input terminal INB is connected to the preceding inverting output terminal OUTB in a cascade connection (cascade connection) may be employed. Here, the logical value of the signal input to the terminal C1 can be made different in the adjacent stages of the plurality of stages 10 (that is, in the adjacent stage of the plurality of stages 10, the terminal C2
The logic value of the signal input to can be different). For example, in a certain stage 10,
A clock signal is input to the terminal C1, and a clock inversion signal is input to the terminal C2.
In the stage 10 adjacent to 0, a clock inversion signal can be input to the terminal C1 and a clock signal can be input to the terminal C2. In FIG. 3, the clock signal is indicated by CLK, and its inverted signal is indicated by CLKB. In addition, inverted signals can be input to the input terminal IN and the inverting input terminal INB of the first stage among the plurality of stages 10 connected in cascade. In FIG. 3, the signal SP is input to the input terminal IN of the first stage, and the inverted input terminal INB
Is inputted with an inverted signal SPB of the signal SP.

図3に示す半導体装置100は、クロック信号に同期して最初の段の入力端子INに入力
された信号を各段10に順に保持する機能を有する。よって、半導体装置100はシフト
レジスタということもできる。信号SPはスタートパルスということもできる。半導体装
置100は、クロック信号CLKに同期してスタートパルスを順にシフトし、出力SR1
、SR2、SR3、として出力する機能を有する。半導体装置100は、出力SR1、S
R2、SR3、によって負荷を駆動することができる。なお、出力SR1、SR2、SR
3、は、各段10の出力端子OUTからの出力信号としたがこれに限定されない。例えば
、出力SR1、SR2、SR3、として、各段10の反転出力端子OUTBからの出力信
号を用いてもよい。また更に、偶数番目の段10の出力SR2、SR4、SR6、のみを
半導体装置100の出力として用い、負荷を駆動してもよい。
The semiconductor device 100 illustrated in FIG. 3 has a function of sequentially holding the signal input to the input terminal IN of the first stage in each stage 10 in synchronization with the clock signal. Therefore, the semiconductor device 100 can also be referred to as a shift register. The signal SP can also be called a start pulse. The semiconductor device 100 sequentially shifts the start pulse in synchronization with the clock signal CLK, and outputs the output SR1.
, SR2, SR3, and so on. The semiconductor device 100 has outputs SR1, S
The load can be driven by R2 and SR3. Outputs SR1, SR2, SR
3 is an output signal from the output terminal OUT of each stage 10, but is not limited thereto. For example, output signals from the inverting output terminal OUTB of each stage 10 may be used as the outputs SR1, SR2, SR3. Furthermore, only the outputs SR2, SR4, SR6 of the even-numbered stage 10 may be used as the output of the semiconductor device 100 to drive the load.

本実施の形態において示した半導体装置では、スイッチ(スイッチSW1、スイッチSW
2、スイッチSW3、スイッチSW4)と、導通状態となった当該スイッチを介して入力
信号が入力端子に入力される論理回路(論理回路INV1、論理回路INV2、論理回路
INV3、論理回路INV4)と、増幅回路(増幅回路BUF1及び増幅回路BUF2)
を有し、スイッチは、その導通状態又は非導通状態がクロック信号(またはその反転信号
)によって選択される。一方、増幅回路は、高電源線と出力端子との接続、及び、低電源
線と出力端子との接続を選択することによって、入力信号と同じ論理値の信号を出力端子
OUTから出力する。そして、増幅回路の出力を半導体装置の出力とする。こうして、半
導体装置によって駆動される負荷は、高電源線または低電源線と接続されて駆動される。
このような構成とすることによって半導体装置は、クロック信号のハイレベル電位(また
はローレベル電位)を用いて負荷を駆動しないので、クロック信号生成回路は大きな電流
駆動能力を必要としない。そのため、クロック信号生成回路の回路面積を小さくすること
ができる。
In the semiconductor device described in this embodiment, the switches (switch SW1, switch SW1
2, a switch SW3, a switch SW4), and a logic circuit (a logic circuit INV1, a logic circuit INV2, a logic circuit INV3, and a logic circuit INV4) in which an input signal is input to the input terminal through the switch that is in a conductive state. Amplifier circuit (amplifier circuit BUF1 and amplifier circuit BUF2)
In the switch, the conductive state or the non-conductive state is selected by a clock signal (or its inverted signal). On the other hand, the amplifier circuit outputs a signal having the same logical value as the input signal from the output terminal OUT by selecting the connection between the high power supply line and the output terminal and the connection between the low power supply line and the output terminal. The output of the amplifier circuit is used as the output of the semiconductor device. Thus, the load driven by the semiconductor device is driven by being connected to the high power line or the low power line.
With such a configuration, the semiconductor device does not drive the load using the high-level potential (or low-level potential) of the clock signal, so that the clock signal generation circuit does not require a large current driving capability. Therefore, the circuit area of the clock signal generation circuit can be reduced.

また、半導体装置を構成するトランジスタの全てを、同一導電型とすることによって、半
導体装置の作製工程を簡略化することができる。こうして、歩留まりを向上し、コストを
削減することができる。この場合に、増幅回路(増幅回路BUF1及び増幅回路BUF2
)はブートストラップ回路を用いて出力信号を補正する構成とする。こうして、単極性の
トランジスタを用いて構成される増幅回路であっても、電源電圧(高電源電位と低電源電
位の差分に相当)に(概略)等しい振幅電圧の出力信号が得られる。
In addition, when all the transistors included in the semiconductor device have the same conductivity type, the manufacturing process of the semiconductor device can be simplified. Thus, the yield can be improved and the cost can be reduced. In this case, an amplifier circuit (amplifier circuit BUF1 and amplifier circuit BUF2
) Is configured to correct the output signal using a bootstrap circuit. In this way, even in an amplifier circuit configured using unipolar transistors, an output signal having an amplitude voltage (roughly) equal to the power supply voltage (corresponding to the difference between the high power supply potential and the low power supply potential) can be obtained.

更に、論理回路は、複数の入力端子(入力信号が入力される入力端子と、前記入力信号の
論理値が反転した信号が入力される反転入力端子)を有し、高電源線及び低電源線の一方
と出力端子との接続を反転入力端子に入力される信号によって制御し、高電源線及び低電
源線の他方と出力端子との接続を入力端子に入力される信号によって制御することによっ
て、入力端子に入力された入力信号の論理値を反転して出力端子から出力する構成とする
ことができる。こうして、単極性のトランジスタを用いて構成される論理回路であっても
、高電源線と出力端子の間に設けられたトランジスタ、及び、低電源線と出力端子の間に
設けられたトランジスタのうちの一方がオン状態のときに、他方をオフ状態とすることが
できる。そのため、高電源線と低電源線との間に設けられた回路における貫通電流を抑制
することができる。
Furthermore, the logic circuit has a plurality of input terminals (an input terminal to which an input signal is input and an inverting input terminal to which a signal obtained by inverting the logic value of the input signal is input), and a high power line and a low power line By controlling the connection between one of the output terminal and the output terminal by a signal input to the inverting input terminal, and controlling the connection between the other of the high power line and the low power line and the output terminal by a signal input to the input terminal, The logic value of the input signal input to the input terminal can be inverted and output from the output terminal. Thus, even in a logic circuit configured using unipolar transistors, a transistor provided between the high power supply line and the output terminal, and a transistor provided between the low power supply line and the output terminal. When one of the two is on, the other can be off. Therefore, a through current in a circuit provided between the high power line and the low power line can be suppressed.

増幅回路は、複数の入力端子(入力信号が入力される入力端子と、前記入力信号の論理値
が反転した信号が入力される反転入力端子)を有し、高電源線及び低電源線の一方と出力
端子との接続を反転入力端子に入力される信号によって制御し、高電源線及び低電源線の
他方と出力端子との接続を入力端子に入力される信号によって制御することによって、入
力端子に入力された入力信号と同じ論理値の信号を出力端子から出力する構成とすること
ができる。こうして、単極性のトランジスタを用いて構成される増幅回路であっても、高
電源線と出力端子の間に設けられたトランジスタ、及び、低電源線と出力端子の間に設け
られたトランジスタのうちの一方がオン状態のときに、他方をオフ状態とすることができ
る。そのため、高電源線と低電源線との間に設けられた回路における貫通電流を抑制する
ことができる。
The amplifier circuit has a plurality of input terminals (an input terminal to which an input signal is input and an inverting input terminal to which a signal obtained by inverting the logical value of the input signal is input), and one of the high power line and the low power line The input terminal is controlled by a signal input to the inverting input terminal, and the connection between the other of the high power line and the low power line and the output terminal is controlled by a signal input to the input terminal. A signal having the same logical value as that of the input signal input to the output terminal can be output from the output terminal. Thus, even in an amplifier circuit configured using a unipolar transistor, a transistor provided between the high power supply line and the output terminal, and a transistor provided between the low power supply line and the output terminal. When one of the two is on, the other can be off. Therefore, a through current in a circuit provided between the high power line and the low power line can be suppressed.

また、半導体装置に含まれるトランジスタは、チャネルが形成される半導体層と、半導体
層を挟んで設けられた一対のゲート電極とを有し、一対のゲート電極の一方は半導体層と
第1のゲート絶縁層を介して重畳し、一対のゲート電極の他方は、半導体層と第2のゲー
ト絶縁層を介して重畳する構成とすることができる。一対のゲート電極の他方(バックゲ
ート)は、当該トランジスタのソースと接続することができる。または、当該トランジス
タがnチャネル型トランジスタの場合に、一対のゲート電極の他方(バックゲート)は低
電源線と接続することができる。当該トランジスタがpチャネル型トランジスタの場合に
、一対のゲート電極の他方(バックゲート)は高電源線と接続することができる。こうし
て各トランジスタがノーマリオンとなるのを抑制することができる。そのため、半導体装
置が誤動作するのを抑制し、また貫通電流も抑制することができる。
In addition, a transistor included in the semiconductor device includes a semiconductor layer in which a channel is formed and a pair of gate electrodes provided with the semiconductor layer interposed therebetween, and one of the pair of gate electrodes includes the semiconductor layer and the first gate. The insulating layer can overlap with each other, and the other of the pair of gate electrodes can overlap with the semiconductor layer and the second gate insulating layer. The other of the pair of gate electrodes (back gate) can be connected to the source of the transistor. Alternatively, in the case where the transistor is an n-channel transistor, the other of the pair of gate electrodes (back gate) can be connected to the low power supply line. In the case where the transistor is a p-channel transistor, the other of the pair of gate electrodes (back gate) can be connected to a high power supply line. Thus, each transistor can be prevented from being normally on. Therefore, malfunction of the semiconductor device can be suppressed and a through current can also be suppressed.

本実施の形態は他の実施の形態と自由に組み合わせて実施することが可能である。 This embodiment can be implemented freely combining with any of the other embodiments.

(実施の形態3)
本実施の形態では、本発明の半導体装置の具体的な一態様について、図6を用いて説明す
る。
(Embodiment 3)
In this embodiment, a specific embodiment of a semiconductor device of the present invention will be described with reference to FIGS.

半導体装置は、図6に示す段10を有する構成とすることができる。段10は、入力端子
INと、反転入力端子INBと、スイッチSW1と、スイッチSW2と、スイッチSW3
と、スイッチSW4と、論理回路INV1と、論理回路INV2と、論理回路INV3と
、論理回路INV4と、増幅回路BUF1と、増幅回路BUF2と、増幅回路BUF3と
、増幅回路BUF4と、出力端子OUTと、反転出力端子OUTBと、を有する。
The semiconductor device can have a structure having a stage 10 shown in FIG. The stage 10 includes an input terminal IN, an inverting input terminal INB, a switch SW1, a switch SW2, and a switch SW3.
A switch SW4, a logic circuit INV1, a logic circuit INV2, a logic circuit INV3, a logic circuit INV4, an amplifier circuit BUF1, an amplifier circuit BUF2, an amplifier circuit BUF3, an amplifier circuit BUF4, and an output terminal OUT. And an inverting output terminal OUTB.

論理回路INV1、論理回路INV2、論理回路INV3、論理回路INV4はそれぞれ
、入力端子INと、反転入力端子INBと、出力端子OUTと、を有し、入力端子INに
入力された信号を反転させて出力端子OUTから出力する。論理回路INV1、論理回路
INV2、論理回路INV3、論理回路INV4は、インバータ回路ということもできる
。増幅回路BUF1、増幅回路BUF2、増幅回路BUF3及び増幅回路BUF4はそれ
ぞれ、入力端子INと、反転入力端子INBと、出力端子OUTと、を有し、入力端子I
Nに入力された信号をインピーダンス変換(インピーダンスを低く)して出力端子OUT
から出力する。論理回路INV1の出力端子OUTは、増幅回路BUF1の入力端子IN
、及び増幅回路BUF2の反転入力端子INBと接続される。論理回路INV2の出力端
子OUTは、増幅回路BUF1の反転入力端子INB、及び増幅回路BUF2の入力端子
INと接続される。増幅回路BUF1の出力端子OUTは、論理回路INV3の入力端子
IN、論理回路INV4の反転入力端子INB、及び出力端子OUTと接続される。増幅
回路BUF2の出力端子OUTは、論理回路INV3の反転入力端子INB、論理回路I
NV4の入力端子IN、及び反転出力端子OUTBと接続される。論理回路INV3の出
力端子OUTは、増幅回路BUF3の入力端子IN、及び増幅回路BUF4の反転入力端
子INBと接続される。論理回路INV4の出力端子OUTは、増幅回路BUF3の反転
入力端子INB、及び増幅回路BUF4の入力端子INと接続される。スイッチSW1、
スイッチSW2、スイッチSW3、及びスイッチSW4それぞれは、端子Aと端子Bとの
間の導通状態又は非導通状態を端子Xに入力される信号によって選択する機能を有する。
こうして、スイッチSW1は、入力端子INと、論理回路INV1の入力端子IN及び論
理回路INV2の反転入力端子INBと、の間の導通状態又は非導通状態を端子Xに入力
される信号によって選択する機能を有する。スイッチSW2は、反転入力端子INBと、
論理回路INV1の反転入力端子INB及び論理回路INV2の入力端子INと、の間の
導通状態又は非導通状態を端子Xに入力される信号によって選択する機能を有する。スイ
ッチSW1及びスイッチSW2の端子Xは端子C1に接続され、端子C1にはクロック信
号及びその反転信号の一方が入力される。スイッチSW3は、増幅回路BUF3の出力端
子OUTと、論理回路INV1の入力端子IN及び論理回路INV2の反転入力端子IN
Bと、の間の導通状態又は非導通状態を端子Xに入力される信号によって選択する機能を
有する。スイッチSW4は、増幅回路BUF4の出力端子OUTと、論理回路INV1の
反転入力端子INB及び論理回路INV2の入力端子INと、の間の導通状態又は非導通
状態を端子Xに入力される信号によって選択する機能を有する。スイッチSW3及びスイ
ッチSW4の端子Xは端子C2に接続され、端子C2にはクロック信号及びその反転信号
の他方が入力される。
The logic circuit INV1, the logic circuit INV2, the logic circuit INV3, and the logic circuit INV4 each have an input terminal IN, an inverting input terminal INB, and an output terminal OUT, and invert the signal input to the input terminal IN. Output from the output terminal OUT. The logic circuit INV1, the logic circuit INV2, the logic circuit INV3, and the logic circuit INV4 can also be referred to as inverter circuits. The amplifier circuit BUF1, the amplifier circuit BUF2, the amplifier circuit BUF3, and the amplifier circuit BUF4 each have an input terminal IN, an inverting input terminal INB, and an output terminal OUT.
Impedance conversion of the signal input to N (lower impedance) and output terminal OUT
Output from. The output terminal OUT of the logic circuit INV1 is the input terminal IN of the amplifier circuit BUF1.
And the inverting input terminal INB of the amplifier circuit BUF2. The output terminal OUT of the logic circuit INV2 is connected to the inverting input terminal INB of the amplifier circuit BUF1 and the input terminal IN of the amplifier circuit BUF2. The output terminal OUT of the amplifier circuit BUF1 is connected to the input terminal IN of the logic circuit INV3, the inverting input terminal INB of the logic circuit INV4, and the output terminal OUT. The output terminal OUT of the amplifier circuit BUF2 is connected to the inverting input terminal INB of the logic circuit INV3 and the logic circuit I.
It is connected to the input terminal IN and the inverted output terminal OUTB of NV4. The output terminal OUT of the logic circuit INV3 is connected to the input terminal IN of the amplifier circuit BUF3 and the inverting input terminal INB of the amplifier circuit BUF4. The output terminal OUT of the logic circuit INV4 is connected to the inverting input terminal INB of the amplifier circuit BUF3 and the input terminal IN of the amplifier circuit BUF4. Switch SW1,
Each of the switch SW2, the switch SW3, and the switch SW4 has a function of selecting a conduction state or a non-conduction state between the terminal A and the terminal B by a signal input to the terminal X.
Thus, the switch SW1 selects a conduction state or non-conduction state between the input terminal IN and the input terminal IN of the logic circuit INV1 and the inverting input terminal INB of the logic circuit INV2 according to a signal input to the terminal X. Have The switch SW2 has an inverting input terminal INB,
It has a function of selecting a conduction state or non-conduction state between the inverting input terminal INB of the logic circuit INV1 and the input terminal IN of the logic circuit INV2 by a signal input to the terminal X. The terminals X of the switches SW1 and SW2 are connected to the terminal C1, and one of the clock signal and its inverted signal is input to the terminal C1. The switch SW3 includes an output terminal OUT of the amplifier circuit BUF3, an input terminal IN of the logic circuit INV1, and an inverting input terminal IN of the logic circuit INV2.
A function of selecting a conduction state or a non-conduction state between the terminal B and the terminal B according to a signal input to the terminal X. The switch SW4 selects a conduction state or non-conduction state between the output terminal OUT of the amplifier circuit BUF4 and the inverting input terminal INB of the logic circuit INV1 and the input terminal IN of the logic circuit INV2 according to a signal input to the terminal X It has the function to do. The terminals X of the switches SW3 and SW4 are connected to the terminal C2, and the other of the clock signal and its inverted signal is input to the terminal C2.

図6に示した段10では、クロック信号(またはその反転信号)によってスイッチSW1
及びスイッチSW2が導通状態の場合、クロック信号の反転信号(またはクロック信号)
によってスイッチSW3及びスイッチSW4は非導通状態となり、クロック信号(または
その反転信号)によってスイッチSW1及びスイッチSW2が非導通状態の場合、クロッ
ク信号の反転信号(またはクロック信号)によってスイッチSW3及びスイッチSW4は
導通状態となる。そのため、クロック信号に同期して、入力端子INに入力された信号を
保持する機能を有する。よって、図6に示した段10は、フリップフロップ回路、ラッチ
回路と呼ぶこともできる。
In the stage 10 shown in FIG. 6, the switch SW1 is generated by the clock signal (or its inverted signal).
When the switch SW2 is conductive, the inverted signal of the clock signal (or the clock signal)
Thus, the switch SW3 and the switch SW4 are turned off, and when the switch SW1 and the switch SW2 are turned off by the clock signal (or its inverted signal), the switch SW3 and the switch SW4 are turned on by the inverted signal (or clock signal) of the clock signal. It becomes a conductive state. Therefore, it has a function of holding a signal input to the input terminal IN in synchronization with the clock signal. Therefore, the stage 10 illustrated in FIG. 6 can also be called a flip-flop circuit or a latch circuit.

増幅回路BUF1、増幅回路BUF2、増幅回路BUF3及び増幅回路BUF4のより具
体的な構成の一態様は、実施の形態2において図5で示した増幅回路BUFと同様の構成
とすることができるため、説明は省略する。
One mode of more specific configurations of the amplifier circuit BUF1, the amplifier circuit BUF2, the amplifier circuit BUF3, and the amplifier circuit BUF4 can be the same as the amplifier circuit BUF shown in FIG. 5 in the second embodiment. Description is omitted.

なお、図6において、論理回路INV1、論理回路INV2、論理回路INV3及び論理
回路INV4それぞれは、実施の形態1において図2(B)で示した論理回路INVと同
様の構成とすることができる。実施の形態1において説明した様に、図2(B)に示した
論理回路INVは、図2(A)に示した論理回路INVと比較して回路構成を簡略化する
ことができるが、電源電圧(高電源電位と低電源電位の差分に相当、つまり|V1−V2
|に相当)に等しい、所定の振幅の出力信号を出力することができない。
Note that in FIG. 6, each of the logic circuit INV1, the logic circuit INV2, the logic circuit INV3, and the logic circuit INV4 can have a structure similar to that of the logic circuit INV illustrated in FIG. As described in Embodiment 1, the circuit configuration of the logic circuit INV illustrated in FIG. 2B can be simplified as compared with the logic circuit INV illustrated in FIG. Voltage (corresponding to the difference between the high power supply potential and the low power supply potential, that is, | V1-V2
It is impossible to output an output signal having a predetermined amplitude equal to |

しかし、図6において、論理回路INV1及び論理回路INV2の出力は、増幅回路BU
F1及び増幅回路BUF2によって増幅され、各段の出力端子OUT及び反転出力端子O
UTBからの出力信号となる。また、論理回路INV3の出力及び論理回路INV4の出
力は、増幅回路BUF3及び増幅回路BUF4によって増幅される。そのため、論理回路
INV1、論理回路INV2、論理回路INV3及び論理回路INV4が、電源電圧(高
電源電位と低電源電位の差分に相当、つまり|V1−V2|に相当)に(概略)等しい振
幅の出力信号を出力することができなくても、段10の出力端子OUT及び反転出力端子
OUTBからは電源電圧(高電源電位と低電源電位の差分に相当、つまり|V1−V2|
に相当)に(概略)等しい振幅の出力信号が出力される。こうして、所定の振幅の信号を
出力可能な半導体装置が得られる。
However, in FIG. 6, the outputs of the logic circuit INV1 and the logic circuit INV2 are connected to the amplifier circuit BU.
F1 and amplification circuit BUF2 amplify the output terminal OUT and inverted output terminal O of each stage.
This is an output signal from the UTB. Further, the output of the logic circuit INV3 and the output of the logic circuit INV4 are amplified by the amplifier circuit BUF3 and the amplifier circuit BUF4. Therefore, the logic circuit INV1, the logic circuit INV2, the logic circuit INV3, and the logic circuit INV4 have an amplitude (approximately) equal to the power supply voltage (corresponding to the difference between the high power supply potential and the low power supply potential, that is, | V1−V2 |). Even if the output signal cannot be output, the power supply voltage (corresponding to the difference between the high power supply potential and the low power supply potential, ie, | V1-V2 |
Output signal having the same amplitude as (approx.). Thus, a semiconductor device capable of outputting a signal having a predetermined amplitude is obtained.

特に、図6に示した構成では、スイッチSW3及びスイッチSW4を介して論理回路IN
V1及び論理回路INV2に入力される信号も、増幅回路BUF3及び増幅回路BUF4
によって、電源電圧(高電源電位と低電源電位の差分に相当、つまり|V1−V2|に相
当)に(概略)等しい振幅の信号となる。そのため、論理回路INV1及び論理回路IN
V2を構成するトランジスタの閾値電圧が経時劣化等で多少変動しても、これら論理回路
の誤動作を抑制することができる。
In particular, in the configuration shown in FIG. 6, the logic circuit IN is connected via the switches SW3 and SW4.
Signals input to V1 and the logic circuit INV2 are also supplied to the amplifier circuit BUF3 and the amplifier circuit BUF4.
Thus, a signal having an amplitude substantially equivalent to the power supply voltage (corresponding to the difference between the high power supply potential and the low power supply potential, that is, corresponding to | V1−V2 |) is obtained. Therefore, the logic circuit INV1 and the logic circuit IN
Even if the threshold voltage of the transistors constituting V2 varies somewhat due to deterioration over time or the like, malfunctions of these logic circuits can be suppressed.

なお、図6における論理回路INV1、論理回路INV2、論理回路INV3及び論理回
路INV4のいずれか又は全ては、実施の形態1において図2(A)で示した論理回路I
NVと同様の構成とすることも可能である。
Note that any or all of the logic circuit INV1, the logic circuit INV2, the logic circuit INV3, and the logic circuit INV4 in FIG. 6 are the same as the logic circuit I illustrated in FIG.
A configuration similar to that of NV is also possible.

また、スイッチSW1及びスイッチSW2それぞれは、実施の形態1において図2(C)
で示した構成と同様の構成とすることができるため、説明は省略する。スイッチSW3及
びスイッチSW4それぞれは、実施の形態1において図2(D)で示した構成と同様の構
成とすることができるため、説明は省略する。
Further, each of the switch SW1 and the switch SW2 is shown in FIG.
Since it can be set as the structure similar to shown by, description is abbreviate | omitted. Each of the switch SW3 and the switch SW4 can have a structure similar to that illustrated in FIG. 2D in Embodiment 1, and thus description thereof is omitted.

ここで、スイッチは論理回路や増幅回路よりも電流駆動能力が小さくても良いため、スイ
ッチを構成するトランジスタのサイズは、論理回路や増幅回路を構成するトランジスタの
サイズよりも小さくすることができる。つまり、トランジスタ106及びトランジスタ1
07のチャネル幅(W)(または、チャネル長(L)に対するチャネル幅の比(W/L)
)は、トランジスタ104、トランジスタ105、トランジスタ108、トランジスタ1
09及びトランジスタ110のいずれか又は全てのチャネル幅(W)(または、チャネル
長(L)に対するチャネル幅の比(W/L))よりも小さくすることができる。こうして
、半導体装置の高精細化、小型化を図ることができる。
Here, since the switch may have a smaller current driving capability than the logic circuit or the amplifier circuit, the size of the transistor constituting the switch can be made smaller than the size of the transistor constituting the logic circuit or the amplifier circuit. That is, the transistor 106 and the transistor 1
07 channel width (W) (or ratio of channel width to channel length (L) (W / L)
) Is the transistor 104, transistor 105, transistor 108, transistor 1
09 and the transistor 110 can be smaller than the channel width (W) (or the ratio of the channel width to the channel length (L) (W / L)). Thus, high definition and small size of the semiconductor device can be achieved.

論理回路INV1、論理回路INV2、論理回路INV3、及び論理回路INV4は、出
力端子OUTに接続される負荷を直接駆動しないため、増幅回路BUF1及び増幅回路B
UF2よりも電流駆動能力が小さくても良い。そのため、論理回路INV1、論理回路I
NV2、論理回路INV3、及び論理回路INV4を構成するトランジスタ(トランジス
タ104及びトランジスタ105)のチャネル幅(W)(または、チャネル長(L)に対
するチャネル幅の比(W/L))は、増幅回路BUF1及び増幅回路BUF2を構成する
トランジスタ(トランジスタ108、トランジスタ109及びトランジスタ110、特に
トランジスタ109及びトランジスタ110)のチャネル幅(W)(または、チャネル長
(L)に対するチャネル幅の比(W/L))よりも小さくすることができる。こうして、
半導体装置の高精細化、小型化を図ることができる。
Since the logic circuit INV1, the logic circuit INV2, the logic circuit INV3, and the logic circuit INV4 do not directly drive the load connected to the output terminal OUT, the amplifier circuit BUF1 and the amplifier circuit B
The current driving capability may be smaller than that of UF2. Therefore, the logic circuit INV1, the logic circuit I
The channel width (W) (or the ratio of the channel width to the channel length (L) (W / L)) of the transistors (transistors 104 and 105) included in the NV2, the logic circuit INV3, and the logic circuit INV4 is an amplifier circuit. Channel width (W) (or ratio of channel width to channel length (L) (W / L) of transistors (transistor 108, transistor 109, and transistor 110, in particular transistor 109 and transistor 110) included in BUF1 and amplifier circuit BUF2 ). Thus,
High definition and miniaturization of a semiconductor device can be achieved.

図5に示した増幅回路BUFにおいて、トランジスタ108は出力端子OUTに接続され
る負荷を直接駆動しないため、トランジスタ109及びトランジスタ110よりも電流駆
動能力が小さくても良い。そのため、トランジスタ108のチャネル幅(W)(または、
チャネル長(L)に対するチャネル幅の比(W/L))は、トランジスタ109及びトラ
ンジスタ110のチャネル幅(W)(または、チャネル長(L)に対するチャネル幅の比
(W/L))よりも小さくすることができる。
In the amplifier circuit BUF illustrated in FIG. 5, the transistor 108 does not directly drive a load connected to the output terminal OUT, and thus may have a smaller current driving capability than the transistors 109 and 110. Therefore, the channel width (W) of the transistor 108 (or
The ratio of the channel width to the channel length (L) (W / L)) is larger than the channel width (W) of the transistor 109 and the transistor 110 (or the ratio of the channel width to the channel length (L) (W / L)). Can be small.

増幅回路BUF3及び増幅回路BUF4は、出力端子OUTに接続される負荷を直接駆動
しないため、増幅回路BUF1及び増幅回路BUF2よりも電流駆動能力が小さくても良
い。そのため、増幅回路BUF3及び増幅回路BUF4を構成するトランジスタ(トラン
ジスタ108、トランジスタ109及びトランジスタ110、特にトランジスタ109及
びトランジスタ110)のチャネル幅(W)(または、チャネル長(L)に対するチャネ
ル幅の比(W/L))は、増幅回路BUF1及び増幅回路BUF2を構成するトランジス
タ(トランジスタ108、トランジスタ109及びトランジスタ110、特にトランジス
タ109及びトランジスタ110)のチャネル幅(W)(または、チャネル長(L)に対
するチャネル幅の比(W/L))よりも小さくすることができる。こうして、半導体装置
の高精細化、小型化を図ることができる。
Since the amplifier circuit BUF3 and the amplifier circuit BUF4 do not directly drive the load connected to the output terminal OUT, the current drive capability may be smaller than that of the amplifier circuit BUF1 and the amplifier circuit BUF2. Therefore, the channel width (W) (or the ratio of the channel width to the channel length (L) of the transistors (transistors 108, 109, and 110, in particular, the transistors 109 and 110) included in the amplifier circuits BUF3 and BUF4 ( W / L)) corresponds to the channel width (W) (or channel length (L)) of the transistors (transistor 108, transistor 109 and transistor 110, in particular transistor 109 and transistor 110) included in the amplifier circuit BUF1 and the amplifier circuit BUF2. The channel width ratio (W / L) can be made smaller. Thus, high definition and small size of the semiconductor device can be achieved.

本発明の半導体装置の一態様は、図6に示した段10を複数有する構成とすることができ
る。例えば、図3に示す様に、半導体装置100は段10を複数有し、複数の段10は、
入力端子INが前段の出力端子OUTと接続され、且つ反転入力端子INBが前段の反転
出力端子OUTBと接続されるように縦続接続(カスケード接続)される構成とすること
ができる。ここで、複数の段10の隣接する段において、端子C1に入力される信号の論
理値を異ならせることができる(つまり、複数の段10の隣接する段において、端子C2
に入力される信号の論理値を異ならせることができる)。例えば、ある段10において、
端子C1にはクロック信号を入力し、端子C2にはクロック反転信号を入力し、当該段1
0に隣接する段10において、端子C1にはクロック反転信号を入力し端子C2にはクロ
ック信号を入力することができる。図3では、クロック信号をCLKで示し、その反転信
号をCLKBで示している。また、縦続接続された複数の段10のうち最初の段の入力端
子IN及び反転入力端子INBには、互いに反転した信号が入力される構成とすることが
できる。図3では、最初の段の入力端子INに信号SPが入力され、反転入力端子INB
には信号SPの反転信号SPBが入力されている。
One embodiment of the semiconductor device of the present invention can have a structure including a plurality of stages 10 illustrated in FIGS. For example, as illustrated in FIG. 3, the semiconductor device 100 includes a plurality of stages 10.
A configuration in which the input terminal IN is connected to the preceding output terminal OUT and the inverting input terminal INB is connected to the preceding inverting output terminal OUTB in a cascade connection (cascade connection) may be employed. Here, the logical value of the signal input to the terminal C1 can be made different in the adjacent stages of the plurality of stages 10 (that is, in the adjacent stage of the plurality of stages 10, the terminal C2
The logic value of the signal input to can be different). For example, in a certain stage 10,
A clock signal is input to the terminal C1, and a clock inversion signal is input to the terminal C2.
In the stage 10 adjacent to 0, a clock inversion signal can be input to the terminal C1 and a clock signal can be input to the terminal C2. In FIG. 3, the clock signal is indicated by CLK, and its inverted signal is indicated by CLKB. In addition, inverted signals can be input to the input terminal IN and the inverting input terminal INB of the first stage among the plurality of stages 10 connected in cascade. In FIG. 3, the signal SP is input to the input terminal IN of the first stage, and the inverted input terminal INB
Is inputted with an inverted signal SPB of the signal SP.

図3に示す半導体装置100は、クロック信号に同期して最初の段の入力端子INに入力
された信号を各段10に順に保持する機能を有する。よって、半導体装置100はシフト
レジスタということもできる。信号SPはスタートパルスということもできる。半導体装
置100は、クロック信号CLKに同期してスタートパルスを順にシフトし、出力SR1
、SR2、SR3、として出力する機能を有する。半導体装置100は、出力SR1、S
R2、SR3、によって負荷を駆動することができる。なお、出力SR1、SR2、SR
3、は、各段10の出力端子OUTからの出力信号としたがこれに限定されない。例えば
、出力SR1、SR2、SR3、として、各段10の反転出力端子OUTBからの出力信
号を用いてもよい。また更に、偶数番目の段10の出力SR2、SR4、SR6、のみを
半導体装置100の出力として用い、負荷を駆動してもよい。
The semiconductor device 100 illustrated in FIG. 3 has a function of sequentially holding the signal input to the input terminal IN of the first stage in each stage 10 in synchronization with the clock signal. Therefore, the semiconductor device 100 can also be referred to as a shift register. The signal SP can also be called a start pulse. The semiconductor device 100 sequentially shifts the start pulse in synchronization with the clock signal CLK, and outputs the output SR1.
, SR2, SR3, and so on. The semiconductor device 100 has outputs SR1, S
The load can be driven by R2 and SR3. Outputs SR1, SR2, SR
3 is an output signal from the output terminal OUT of each stage 10, but is not limited thereto. For example, output signals from the inverting output terminal OUTB of each stage 10 may be used as the outputs SR1, SR2, SR3. Furthermore, only the outputs SR2, SR4, SR6 of the even-numbered stage 10 may be used as the output of the semiconductor device 100 to drive the load.

本実施の形態において示した半導体装置では、スイッチ(スイッチSW1、スイッチSW
2、スイッチSW3、スイッチSW4)と、導通状態となった当該スイッチを介して入力
信号が入力端子に入力される論理回路(論理回路INV1、論理回路INV2、論理回路
INV3、論理回路INV4)と、増幅回路(増幅回路BUF1、増幅回路BUF2、増
幅回路BUF3及び増幅回路BUF4)を有し、スイッチは、その導通状態又は非導通状
態がクロック信号(またはその反転信号)によって選択される。一方、増幅回路は、高電
源線と出力端子との接続、及び、低電源線と出力端子との接続を選択することによって、
入力信号と同じ論理値の信号を出力端子OUTから出力する。そして、増幅回路の出力を
半導体装置の出力とする。こうして、半導体装置によって駆動される負荷は、高電源線ま
たは低電源線と接続されて駆動される。このような構成とすることによって半導体装置は
、クロック信号のハイレベル電位(またはローレベル電位)を用いて負荷を駆動しないの
で、クロック信号生成回路は大きな電流駆動能力を必要としない。そのため、クロック信
号生成回路の回路面積を小さくすることができる。
In the semiconductor device described in this embodiment, the switches (switch SW1, switch SW1
2, a switch SW3, a switch SW4), and a logic circuit (a logic circuit INV1, a logic circuit INV2, a logic circuit INV3, and a logic circuit INV4) in which an input signal is input to the input terminal through the switch that is in a conductive state. The switch has an amplifier circuit (amplifier circuit BUF1, amplifier circuit BUF2, amplifier circuit BUF3, and amplifier circuit BUF4), and the switch is selected to be conductive or non-conductive by a clock signal (or its inverted signal). On the other hand, the amplification circuit selects the connection between the high power supply line and the output terminal and the connection between the low power supply line and the output terminal.
A signal having the same logical value as the input signal is output from the output terminal OUT. The output of the amplifier circuit is used as the output of the semiconductor device. Thus, the load driven by the semiconductor device is driven by being connected to the high power line or the low power line. With such a configuration, the semiconductor device does not drive the load using the high-level potential (or low-level potential) of the clock signal, so that the clock signal generation circuit does not require a large current driving capability. Therefore, the circuit area of the clock signal generation circuit can be reduced.

また、半導体装置を構成するトランジスタの全てを、同一導電型とすることによって、半
導体装置の作製工程を簡略化することができる。こうして、歩留まりを向上し、コストを
削減することができる。この場合に、増幅回路(増幅回路BUF1、増幅回路BUF2、
増幅回路BUF3、及び増幅回路BUF4)はブートストラップ回路を用いて出力信号を
補正する構成とする。こうして、単極性のトランジスタを用いて構成される増幅回路であ
っても、電源電圧(高電源電位と低電源電位の差分に相当)に(概略)等しい振幅電圧の
出力信号が得られる。
In addition, when all the transistors included in the semiconductor device have the same conductivity type, the manufacturing process of the semiconductor device can be simplified. Thus, the yield can be improved and the cost can be reduced. In this case, an amplifier circuit (amplifier circuit BUF1, amplifier circuit BUF2,
The amplifier circuit BUF3 and the amplifier circuit BUF4) are configured to correct the output signal using a bootstrap circuit. In this way, even in an amplifier circuit configured using unipolar transistors, an output signal having an amplitude voltage (roughly) equal to the power supply voltage (corresponding to the difference between the high power supply potential and the low power supply potential) can be obtained.

更に、論理回路は、複数の入力端子(入力信号が入力される入力端子と、前記入力信号の
論理値が反転した信号が入力される反転入力端子)を有し、高電源線及び低電源線の一方
と出力端子との接続を反転入力端子に入力される信号によって制御し、高電源線及び低電
源線の他方と出力端子との接続を入力端子に入力される信号によって制御することによっ
て、入力端子に入力された入力信号の論理値を反転して出力端子から出力する構成とする
ことができる。こうして、単極性のトランジスタを用いて構成される論理回路であっても
、高電源線と出力端子の間に設けられたトランジスタ、及び、低電源線と出力端子の間に
設けられたトランジスタのうちの一方がオン状態のときに、他方をオフ状態とすることが
できる。そのため、高電源線と低電源線との間に設けられた回路における貫通電流を抑制
することができる。
Furthermore, the logic circuit has a plurality of input terminals (an input terminal to which an input signal is input and an inverting input terminal to which a signal obtained by inverting the logic value of the input signal is input), and a high power line and a low power line By controlling the connection between one of the output terminal and the output terminal by a signal input to the inverting input terminal, and controlling the connection between the other of the high power line and the low power line and the output terminal by a signal input to the input terminal, The logic value of the input signal input to the input terminal can be inverted and output from the output terminal. Thus, even in a logic circuit configured using unipolar transistors, a transistor provided between the high power supply line and the output terminal, and a transistor provided between the low power supply line and the output terminal. When one of the two is on, the other can be off. Therefore, a through current in a circuit provided between the high power line and the low power line can be suppressed.

増幅回路は、複数の入力端子(入力信号が入力される入力端子と、前記入力信号の論理値
が反転した信号が入力される反転入力端子)を有し、高電源線及び低電源線の一方と出力
端子との接続を反転入力端子に入力される信号によって制御し、高電源線及び低電源線の
他方と出力端子との接続を入力端子に入力される信号によって制御することによって、入
力端子に入力された入力信号と同じ論理値の信号を出力端子から出力する構成とすること
ができる。こうして、単極性のトランジスタを用いて構成される増幅回路であっても、高
電源線と出力端子の間に設けられたトランジスタ、及び、低電源線と出力端子の間に設け
られたトランジスタのうちの一方がオン状態のときに、他方をオフ状態とすることができ
る。そのため、高電源線と低電源線との間に設けられた回路における貫通電流を抑制する
ことができる。
The amplifier circuit has a plurality of input terminals (an input terminal to which an input signal is input and an inverting input terminal to which a signal obtained by inverting the logical value of the input signal is input), and one of the high power line and the low power line The input terminal is controlled by a signal input to the inverting input terminal, and the connection between the other of the high power line and the low power line and the output terminal is controlled by a signal input to the input terminal. A signal having the same logical value as that of the input signal input to the output terminal can be output from the output terminal. Thus, even in an amplifier circuit configured using a unipolar transistor, a transistor provided between the high power supply line and the output terminal, and a transistor provided between the low power supply line and the output terminal. When one of the two is on, the other can be off. Therefore, a through current in a circuit provided between the high power line and the low power line can be suppressed.

また、半導体装置に含まれるトランジスタは、チャネルが形成される半導体層と、半導体
層を挟んで設けられた一対のゲート電極とを有し、一対のゲート電極の一方は半導体層と
第1のゲート絶縁層を介して重畳し、一対のゲート電極の他方は、半導体層と第2のゲー
ト絶縁層を介して重畳する構成とすることができる。一対のゲート電極の他方(バックゲ
ート)は、当該トランジスタのソースと接続することができる。または、当該トランジス
タがnチャネル型トランジスタの場合に、一対のゲート電極の他方(バックゲート)は低
電源線と接続することができる。当該トランジスタがpチャネル型トランジスタの場合に
、一対のゲート電極の他方(バックゲート)は高電源線と接続することができる。こうし
て各トランジスタがノーマリオンとなるのを抑制することができる。そのため、半導体装
置が誤動作するのを抑制し、また貫通電流も抑制することができる。
In addition, a transistor included in the semiconductor device includes a semiconductor layer in which a channel is formed and a pair of gate electrodes provided with the semiconductor layer interposed therebetween, and one of the pair of gate electrodes includes the semiconductor layer and the first gate. The insulating layer can overlap with each other, and the other of the pair of gate electrodes can overlap with the semiconductor layer and the second gate insulating layer. The other of the pair of gate electrodes (back gate) can be connected to the source of the transistor. Alternatively, in the case where the transistor is an n-channel transistor, the other of the pair of gate electrodes (back gate) can be connected to the low power supply line. In the case where the transistor is a p-channel transistor, the other of the pair of gate electrodes (back gate) can be connected to a high power supply line. Thus, each transistor can be prevented from being normally on. Therefore, malfunction of the semiconductor device can be suppressed and a through current can also be suppressed.

本実施の形態は他の実施の形態と自由に組み合わせて実施することが可能である。 This embodiment can be implemented freely combining with any of the other embodiments.

(実施の形態4)
本実施の形態では、上記実施の形態において示した半導体装置を構成するトランジスタ(
例えば、トランジスタ101、トランジスタ102、トランジスタ103、トランジスタ
104、トランジスタ105、トランジスタ106、トランジスタ107、トランジスタ
108、トランジスタ109、トランジスタ110)の構成の一態様について、図8及び
図9を用いて説明する。
(Embodiment 4)
In this embodiment mode, transistors included in the semiconductor device described in the above embodiment mode (
For example, one embodiment of a structure of the transistor 101, the transistor 102, the transistor 103, the transistor 104, the transistor 105, the transistor 106, the transistor 107, the transistor 108, the transistor 109, and the transistor 110) is described with reference to FIGS.

図8(A)には、トランジスタの上面図を示し、図8(B)には、図8(A)におけるA
1−A2の断面図の例を示す。図8に示すトランジスタは、チャネルが形成された半導体
層として酸化物半導体を有する層(以下、酸化物半導体層という)を用いるものである。
酸化物半導体層を用いることのメリットは、簡単なプロセス、低温のプロセスで、高い移
動度と低いオフ電流が実現できることといえる。
8A shows a top view of the transistor, and FIG. 8B shows an A in FIG. 8A.
The example of sectional drawing of 1-A2 is shown. 8 uses a layer including an oxide semiconductor (hereinafter referred to as an oxide semiconductor layer) as a semiconductor layer in which a channel is formed.
An advantage of using an oxide semiconductor layer is that high mobility and low off-state current can be realized by a simple process and a low-temperature process.

図8(B)に示すように、トランジスタ410は、絶縁表面を有する基板400上の、ゲ
ート電極402、ゲート絶縁層404、酸化物半導体層412、ドレイン電極414a、
及びソース電極414bを含む。また、酸化物半導体層412に接するゲート絶縁層41
6が設けられ、ゲート絶縁層416上にはさらにゲート電極418が設けられている。な
お、ゲート電極402及びゲート電極418の一方は、先の実施の形態におけるゲートに
相当し、ゲート電極402及びゲート電極418の他方は、先の実施の形態におけるバッ
クゲートに相当する。また、ソース電極414bは、先の実施の形態におけるソースに相
当し、ドレイン電極414aは、先の実施の形態におけるドレインに相当する。
As shown in FIG. 8B, the transistor 410 includes a gate electrode 402, a gate insulating layer 404, an oxide semiconductor layer 412, a drain electrode 414a, and the like over a substrate 400 having an insulating surface.
And a source electrode 414b. The gate insulating layer 41 in contact with the oxide semiconductor layer 412 is also provided.
6, and a gate electrode 418 is further provided over the gate insulating layer 416. Note that one of the gate electrode 402 and the gate electrode 418 corresponds to a gate in the above embodiment, and the other of the gate electrode 402 and the gate electrode 418 corresponds to a back gate in the above embodiment. The source electrode 414b corresponds to the source in the previous embodiment, and the drain electrode 414a corresponds to the drain in the previous embodiment.

なお、半導体装置に含まれる複数のトランジスタのうちいくつかは、ゲート電極402及
びゲート電極418の一方をゲートとし、ゲート電極402及びゲート電極418の他方
をバックゲートとし、半導体装置に含まれる複数のトランジスタのうち他のトランジスタ
は、ゲート電極402及びゲート電極418の一方をバックゲートとし、ゲート電極40
2及びゲート電極418の他方をゲートとしてもよい。つまり、半導体装置に含まれる複
数のトランジスタのうち、いくつかと、その他のトランジスタとで、「ゲート」と「バッ
クゲート」との位置関係を逆とすることが可能である。例えば、半導体装置に含まれる複
数のトランジスタのうちいくつかを、酸化物半導体層412の下方に設けられたゲート電
極402をゲートとするボトムゲート型トランジスタとし、半導体装置に含まれる複数の
トランジスタのうち他のトランジスタを、酸化物半導体層412の上方に設けられたゲー
ト電極418をゲートとするトップゲート型トランジスタとすることも可能である。そし
て、バックゲート(トランジスタによって、ゲート電極402またはゲート電極418と
なる)は、当該トランジスタのソースと電気的に接続することができる。または、当該ト
ランジスタがnチャネル型トランジスタの場合に、バックゲートは低電源線と電気的に接
続することができる。当該トランジスタがpチャネル型トランジスタの場合に、バックゲ
ートは高電源線と電気的に接続することができる。
Note that in some of the plurality of transistors included in the semiconductor device, one of the gate electrode 402 and the gate electrode 418 is used as a gate, and the other of the gate electrode 402 and the gate electrode 418 is used as a back gate. Among the transistors, the other transistor has one of the gate electrode 402 and the gate electrode 418 as a back gate, and the gate electrode 40
2 and the other of the gate electrode 418 may be a gate. That is, the positional relationship between the “gate” and the “back gate” can be reversed in some of the plurality of transistors included in the semiconductor device and the other transistors. For example, some of the plurality of transistors included in the semiconductor device are bottom-gate transistors having a gate electrode 402 provided below the oxide semiconductor layer 412 as a gate. Among the plurality of transistors included in the semiconductor device, Another transistor can be a top-gate transistor in which a gate electrode 418 provided above the oxide semiconductor layer 412 is used as a gate. The back gate (which becomes the gate electrode 402 or the gate electrode 418 depending on the transistor) can be electrically connected to the source of the transistor. Alternatively, when the transistor is an n-channel transistor, the back gate can be electrically connected to the low power supply line. In the case where the transistor is a p-channel transistor, the back gate can be electrically connected to the high power supply line.

本実施の形態では、半導体層として酸化物半導体層412を用いる。酸化物半導体層41
2を用いたトランジスタ410は、オフ電流を極めて小さくすることが可能である。よっ
て、これをシフトレジスタ等に用いることで、回路中の各ノードの電位保持が容易になり
、誤動作の確率を極めて低く抑えることができる。
In this embodiment, the oxide semiconductor layer 412 is used as the semiconductor layer. Oxide semiconductor layer 41
The transistor 410 using 2 can have extremely low off-state current. Therefore, by using this for a shift register or the like, the potential of each node in the circuit can be easily held, and the probability of malfunction can be suppressed extremely low.

トランジスタ410において、ゲート電極402及びゲート電極418の他方(バックゲ
ート)はソース電極414bと接続することができる。なお、トランジスタ410がnチ
ャネル型トランジスタの場合、ソース電極414bは低電源線と接続されていてもよい。
こうして、トランジスタ410がノーマリオンとなるのを抑制することができる。また、
ゲート電極402とゲート電極418を接続して、トランジスタ410のゲートとしても
よい。
In the transistor 410, the other of the gate electrode 402 and the gate electrode 418 (back gate) can be connected to the source electrode 414b. Note that in the case where the transistor 410 is an n-channel transistor, the source electrode 414b may be connected to a low power supply line.
Thus, the transistor 410 can be prevented from being normally on. Also,
The gate electrode 402 and the gate electrode 418 may be connected to serve as the gate of the transistor 410.

図8に示すトランジスタ410は、ドレイン電極414a及びソース電極414bと、ゲ
ート電極402とが一部重なる構造であるが、ドレイン電極414a及びソース電極41
4bと、ゲート電極402とが重ならない構造であってもよい。
A transistor 410 illustrated in FIG. 8 has a structure in which a drain electrode 414a and a source electrode 414b partially overlap with a gate electrode 402.
4b and the gate electrode 402 may not be overlapped.

酸化物半導体層412の結晶性は特に限定されない。例えば、酸化物半導体層412は非
単結晶とすることができ、アモルファスでも、多結晶でもよい。また、アモルファス中に
結晶性を有する部分を含む構造でもよい。
There is no particular limitation on the crystallinity of the oxide semiconductor layer 412. For example, the oxide semiconductor layer 412 can be non-single crystal and can be amorphous or polycrystalline. Moreover, the structure which contains the part which has crystallinity in an amorphous may be sufficient.

アモルファス状態の酸化物半導体層は、比較的容易に平坦な表面を得ることができるため
、これを用いてトランジスタを作製することにより界面散乱を低減でき、比較的容易に、
比較的高い移動度を得ることができる。
Since an oxide semiconductor layer in an amorphous state can obtain a flat surface relatively easily, interface scattering can be reduced by manufacturing a transistor using the oxide semiconductor layer.
A relatively high mobility can be obtained.

また、結晶性を有する酸化物半導体層では、よりバルク内欠陥を低減することができる。
そして、結晶性を有する酸化物半導体層412の表面の平坦性を高めればアモルファス状
態の酸化物半導体層よりも高い移動度を得ることができる。表面の平坦性を高めるために
は、平坦な表面上に酸化物半導体を形成することが好ましく、具体的には、平均面粗さ(
Ra)が1nm以下、好ましくは0.3nm以下、より好ましくは0.1nm以下の表面
上に形成するとよい。
Further, defects in the bulk can be reduced more in an oxide semiconductor layer having crystallinity.
When the planarity of the surface of the oxide semiconductor layer 412 having crystallinity is increased, higher mobility than that of an oxide semiconductor layer in an amorphous state can be obtained. In order to improve the flatness of the surface, it is preferable to form an oxide semiconductor on the flat surface. Specifically, the average surface roughness (
Ra) may be formed on the surface of 1 nm or less, preferably 0.3 nm or less, more preferably 0.1 nm or less.

なお、Raは、JIS B0601:2001(ISO4287:1997)で定義され
ている算術平均粗さを曲面に対して適用できるよう三次元に拡張したものであり、「基準
面から指定面までの偏差の絶対値を平均した値」で表現でき、以下の式にて定義される。
Ra is an arithmetic mean roughness defined in JIS B0601: 2001 (ISO4287: 1997) expanded to three dimensions so that it can be applied to curved surfaces. It can be expressed as “average value of absolute values” and is defined by the following equation.

Figure 0006468688
Figure 0006468688

ここで、指定面とは、粗さ計測の対象となる面であり、座標((x1,y1,f(x1,
y1)),(x1,y2,f(x1,y2)),(x2,y1,f(x2,y1)),(
x2,y2,f(x2,y2))の4点で表される四角形の領域とし、指定面をxy平面
に投影した長方形の面積をS0、基準面の高さ(指定面の平均の高さ)をZ0とする。R
aは原子間力顕微鏡(AFM:Atomic Force Microscope)にて
測定可能である。
Here, the designated surface is a surface to be subjected to roughness measurement, and the coordinates ((x1, y1, f (x1,
y1)), (x1, y2, f (x1, y2)), (x2, y1, f (x2, y1)), (
A rectangular area represented by four points x2, y2, and f (x2, y2)), the rectangular area obtained by projecting the designated surface onto the xy plane is S0, and the height of the reference surface (the average height of the designated surface) ) Is Z0. R
a can be measured with an atomic force microscope (AFM).

酸化物半導体層412として、CAAC−OS(C Axis Aligned Cry
stalline Oxide Semiconductor)膜を用いることができる
As the oxide semiconductor layer 412, a CAAC-OS (C Axis Aligned Cry) is used.
A stalled oxide semiconductor) film can be used.

CAAC−OS膜は、完全な単結晶ではなく、完全な非晶質でもない。CAAC−OS膜
は、非晶質相に結晶部を有する結晶−非晶質混相構造の酸化物半導体膜である。なお、当
該結晶部は、一辺が100nm未満の立方体内に収まる大きさであることが多い。また、
透過型電子顕微鏡(TEM:Transmission Electron Micro
scope)による観察像では、CAAC−OS膜に含まれる非晶質部と結晶部との境界
は明確ではない。また、TEMによってCAAC−OS膜には粒界(グレインバウンダリ
ーともいう。)は確認できない。そのため、CAAC−OS膜は、粒界に起因する電子移
動度の低下が抑制される。
The CAAC-OS film is not completely single crystal nor completely amorphous. The CAAC-OS film is an oxide semiconductor film with a crystal-amorphous mixed phase structure where crystal parts are included in an amorphous phase. Note that the crystal part is often large enough to fit in a cube whose one side is less than 100 nm. Also,
Transmission Electron Microscope (TEM: Transmission Electron Micro)
In the observation image by (scope), the boundary between the amorphous part and the crystal part included in the CAAC-OS film is not clear. Further, a grain boundary (also referred to as a grain boundary) cannot be confirmed in the CAAC-OS film by TEM. Therefore, in the CAAC-OS film, reduction in electron mobility due to grain boundaries is suppressed.

CAAC−OS膜に含まれる結晶部は、c軸がCAAC−OS膜の被形成面の法線ベクト
ルまたは表面の法線ベクトルに平行な方向に揃い、かつab面に垂直な方向から見て三角
形状または六角形状の原子配列を有し、c軸に垂直な方向から見て金属原子が層状または
金属原子と酸素原子とが層状に配列している。なお、異なる結晶部間で、それぞれa軸お
よびb軸の向きが異なっていてもよい。本明細書において、単に垂直と記載する場合、8
5°以上95°以下の範囲も含まれることとする。また、単に平行と記載する場合、−5
°以上5°以下の範囲も含まれることとする。
In the crystal part included in the CAAC-OS film, the c-axis is aligned in a direction parallel to the normal vector of the formation surface of the CAAC-OS film or the normal vector of the surface, and triangular when viewed from the direction perpendicular to the ab plane. It has a shape or hexagonal atomic arrangement, and metal atoms are arranged in layers or metal atoms and oxygen atoms are arranged in layers as viewed from the direction perpendicular to the c-axis. Note that the directions of the a-axis and the b-axis may be different between different crystal parts. In the present specification, when simply described as vertical, 8
The range of 5 ° to 95 ° is also included. In addition, when simply described as parallel, −5
A range of not less than 5 ° and not more than 5 ° is also included.

なお、CAAC−OS膜において、結晶部の分布が一様でなくてもよい。例えば、CAA
C−OS膜の形成過程において、酸化物半導体膜の表面側から結晶成長させる場合、被形
成面の近傍に対し表面の近傍では結晶部の占める割合が高くなることがある。また、CA
AC−OS膜へ不純物を添加することにより、当該不純物添加領域において結晶部が非晶
質化することもある。
Note that the distribution of crystal parts in the CAAC-OS film is not necessarily uniform. For example, CAA
In the formation process of the C-OS film, when crystal growth is performed from the surface side of the oxide semiconductor film, the ratio of crystal parts in the vicinity of the surface of the oxide semiconductor film may be higher in the vicinity of the surface. CA
When an impurity is added to the AC-OS film, the crystal part in a region to which the impurity is added becomes amorphous in some cases.

CAAC−OS膜に含まれる結晶部のc軸は、CAAC−OS膜の被形成面の法線ベクト
ルまたは表面の法線ベクトルに平行な方向に揃うため、CAAC−OS膜の形状(被形成
面の断面形状または表面の断面形状)によっては互いに異なる方向を向くことがある。な
お、結晶部のc軸の方向は、CAAC−OS膜が形成されたときの被形成面の法線ベクト
ルまたは表面の法線方向に平行なベクトルとなる。結晶部は、成膜することにより、また
は成膜後に加熱処理などの結晶化処理を行うことにより形成される。
Since the c-axis of the crystal part included in the CAAC-OS film is aligned in a direction parallel to the normal vector of the formation surface of the CAAC-OS film or the normal vector of the surface, the shape of the CAAC-OS film (formation surface) Depending on the cross-sectional shape of the surface or the cross-sectional shape of the surface). Note that the c-axis direction of the crystal part is a normal vector of a surface where the CAAC-OS film is formed or a vector parallel to the normal direction of the surface. The crystal part is formed by film formation or by performing crystallization treatment such as heat treatment after film formation.

CAAC−OS膜を用いたトランジスタは、可視光や紫外光の照射による電気特性の変動
を低減することが可能である。よって、当該トランジスタは、信頼性が高い。
A transistor including a CAAC-OS film can reduce variation in electrical characteristics due to irradiation with visible light or ultraviolet light. Therefore, the transistor has high reliability.

なお、酸化物半導体膜を構成する酸素の一部は窒素で置換されてもよい。 Note that part of oxygen included in the oxide semiconductor film may be replaced with nitrogen.

CAAC−OS膜を得る方法としては、3つ挙げられる。1つ目は、成膜温度を200℃
以上500℃以下として酸化物半導体層の成膜を行い、表面に概略垂直にc軸配向させる
方法である。2つ目は、膜厚を薄く成膜した後、200℃以上700℃以下の加熱処理を
行い、表面に概略垂直にc軸配向させる方法である。3つ目は、一層目の膜厚を薄く成膜
した後、200℃以上700℃以下の加熱処理を行い、2層目の成膜を行い、表面に概略
垂直にc軸配向させる方法である。
There are three methods for obtaining a CAAC-OS film. First, the film formation temperature is 200 ° C.
This is a method in which an oxide semiconductor layer is formed at a temperature of 500 ° C. or lower and is c-axis oriented substantially perpendicular to the surface. The second is a method of forming a thin film and then performing a heat treatment at 200 ° C. or more and 700 ° C. or less so as to make the c-axis orientation substantially perpendicular to the surface. The third is a method of forming a thin film of the first layer, then performing a heat treatment at 200 ° C. or more and 700 ° C. or less, forming a second layer, and aligning the c-axis substantially perpendicularly to the surface. .

酸化物半導体層412の膜厚は、1nm以上30nm以下(好ましくは5nm以上10n
m以下)とし、スパッタリング法、MBE(Molecular Beam Epita
xy)法、CVD法、パルスレーザ堆積法、ALD(Atomic Layer Dep
osition)法等を適宜用いることができる。また、酸化物半導体層412は、スパ
ッタリングターゲット表面に対し、概略垂直に複数の基板表面がセットされた状態で成膜
を行うスパッタ装置を用いて成膜してもよい。
The thickness of the oxide semiconductor layer 412 is 1 nm to 30 nm (preferably 5 nm to 10 n).
m or less), sputtering method, MBE (Molecular Beam Epita)
xy) method, CVD method, pulsed laser deposition method, ALD (Atomic Layer Dep)
osition) method or the like can be used as appropriate. The oxide semiconductor layer 412 may be formed using a sputtering apparatus which performs film formation in a state where a plurality of substrate surfaces are set substantially perpendicular to the surface of the sputtering target.

本実施の形態の半導体層に用いる酸化物半導体層412は、n型不純物である水素を酸化
物半導体から除去し、主成分以外の不純物が極力含まれないように高純度化することが好
ましい。
The oxide semiconductor layer 412 used for the semiconductor layer in this embodiment is preferably highly purified so that hydrogen which is an n-type impurity is removed from the oxide semiconductor and impurities other than the main component are not included as much as possible.

なお、高純度化された酸化物半導体層中ではキャリアが極めて少なく、キャリア密度は1
×1014/cm未満、好ましくは1×1012/cm未満、さらに好ましくは1×
1011/cm未満となる。また、このようにキャリアが少ないことで、オフ状態にお
ける電流(オフ電流)は十分に小さくなる。
Note that the number of carriers in the highly purified oxide semiconductor layer is extremely small, and the carrier density is 1
× 10 14 / cm 3 or less, preferably less than 1 × 10 12 / cm 3 , more preferably 1 ×
It becomes less than 10 11 / cm 3 . In addition, since the number of carriers is small in this manner, the current in the off state (off current) is sufficiently small.

具体的には、上述の酸化物半導体層を具備するトランジスタでは、室温(25℃)におけ
るオフ電流をトランジスタのチャネル幅で除した数値に相当するオフ電流密度を、トラン
ジスタのチャネル長Lが10μm、トランジスタのソース−ドレイン間の電圧が3Vの条
件において、100zA/μm(1×10−19A/μm)以下、さらには10zA/μ
m(1×10−20A/μm)以下にすることが可能である。
Specifically, in a transistor including the above-described oxide semiconductor layer, an off-current density corresponding to a value obtained by dividing off-state current at room temperature (25 ° C.) by the channel width of the transistor has a channel length L of 10 μm, 100 zA / μm (1 × 10 −19 A / μm) or less, and further 10 zA / μ under the condition that the voltage between the source and drain of the transistor is 3V
m (1 × 10 −20 A / μm) or less.

また、高純度化された酸化物半導体層を具備するトランジスタ410は、オン電流の温度
依存性がほとんど見られず、オフ電流も非常に小さいままである。
In addition, in the transistor 410 including the highly purified oxide semiconductor layer, the temperature dependence of the on-state current is hardly observed, and the off-state current remains very small.

次に、図8に示すトランジスタ410の作製工程について、図9を用いて説明する。 Next, a manufacturing process of the transistor 410 illustrated in FIGS. 8A to 8C will be described with reference to FIGS.

まず、絶縁表面を有する基板400上に導電膜を形成した後、フォトリソグラフィ工程に
よりゲート電極402を形成する。なお、当該フォトリソグラフィ工程に用いるレジスト
マスクは、インクジェット法で形成してもよい。レジストマスクをインクジェット法で形
成するとフォトマスクを使用しないため、製造コストを低減できる。
First, after a conductive film is formed over the substrate 400 having an insulating surface, the gate electrode 402 is formed by a photolithography process. Note that the resist mask used in the photolithography step may be formed by an inkjet method. When the resist mask is formed by an ink-jet method, a manufacturing cost can be reduced because a photomask is not used.

絶縁表面を有する基板400に使用することができる基板に大きな制限はないが、少なく
とも、後の熱処理に耐えうる程度の耐熱性を有していることが必要となる。例えば、バリ
ウムホウケイ酸ガラスやアルミノホウケイ酸ガラスなどのガラス基板、セラミック基板、
石英基板、サファイア基板などを用いることができる。また、シリコンや炭化シリコンな
どの単結晶半導体基板、多結晶半導体基板、シリコンゲルマニウムなどの化合物半導体基
板、SOI基板などを適用することもでき、これらの基板上に半導体素子が設けられたも
のを、基板400として用いてもよい。
There is no particular limitation on a substrate that can be used as the substrate 400 having an insulating surface as long as it has heat resistance enough to withstand heat treatment performed later. For example, glass substrates such as barium borosilicate glass and alumino borosilicate glass, ceramic substrates,
A quartz substrate, a sapphire substrate, or the like can be used. In addition, a single crystal semiconductor substrate such as silicon or silicon carbide, a polycrystalline semiconductor substrate, a compound semiconductor substrate such as silicon germanium, an SOI substrate, or the like can be applied, and a semiconductor element provided on these substrates, The substrate 400 may be used.

また、基板400として、可撓性基板を用いて半導体装置を作製してもよい。可撓性を有
する半導体装置を作製するには、可撓性基板上に酸化物半導体層412を含むトランジス
タ410を直接作製してもよいし、他の作製基板に酸化物半導体層412を含むトランジ
スタ410を作製し、その後可撓性基板に剥離、転置してもよい。なお、作製基板から可
撓性基板に剥離、転置するために、作製基板と酸化物半導体層412を含むトランジスタ
410との間に剥離層を設けるとよい。
Alternatively, a semiconductor device may be manufactured using a flexible substrate as the substrate 400. In order to manufacture a flexible semiconductor device, the transistor 410 including the oxide semiconductor layer 412 may be formed directly over a flexible substrate, or the transistor including the oxide semiconductor layer 412 over another manufacturing substrate. 410 may be manufactured and then peeled off and transferred to a flexible substrate. Note that in order to separate the transistor from the manufacturing substrate and transfer it to the flexible substrate, a separation layer may be provided between the manufacturing substrate and the transistor 410 including the oxide semiconductor layer 412.

ゲート電極402の材料として、モリブデン、チタン、タンタル、タングステン、アルミ
ニウム、銅、クロム、ネオジム、スカンジウム等の金属材料またはこれらを主成分とする
合金材料を適用することができる。また、ゲート電極402として、リン等の不純物元素
をドーピングした多結晶シリコン膜に代表される半導体膜、ニッケルシリサイドなどのシ
リサイド膜を用いてもよい。ゲート電極402は、単層構造としてもよいし、積層構造と
してもよい。
As a material for the gate electrode 402, a metal material such as molybdenum, titanium, tantalum, tungsten, aluminum, copper, chromium, neodymium, or scandium, or an alloy material containing any of these materials as its main component can be used. As the gate electrode 402, a semiconductor film typified by a polycrystalline silicon film doped with an impurity element such as phosphorus, or a silicide film such as nickel silicide may be used. The gate electrode 402 may have a single-layer structure or a stacked structure.

また、ゲート電極402の材料として、インジウム錫酸化物、酸化タングステンを含むイ
ンジウム酸化物、酸化タングステンを含むインジウム亜鉛酸化物、酸化チタンを含むイン
ジウム酸化物、酸化チタンを含むインジウム錫酸化物、インジウム亜鉛酸化物、酸化ケイ
素を添加したインジウム錫酸化物などの導電性材料を適用することもできる。また、上記
導電性材料と、上記金属材料の積層構造とすることもできる。
As a material of the gate electrode 402, indium tin oxide, indium oxide containing tungsten oxide, indium zinc oxide containing tungsten oxide, indium oxide containing titanium oxide, indium tin oxide containing titanium oxide, indium zinc A conductive material such as oxide or indium tin oxide to which silicon oxide is added can also be used. Alternatively, a stacked structure of the conductive material and the metal material can be employed.

なお、後に成膜されるゲート絶縁層404と接するゲート電極402の一層として、窒素
を含む金属酸化物膜、具体的には、窒素を含むIn−Ga−Zn−O膜や、窒素を含むI
n−Sn−O膜や、窒素を含むIn−Ga−O膜や、窒素を含むIn−Zn−O膜や、窒
素を含むSn−O膜や、窒素を含むIn−O膜や、金属窒化膜(InN、SnNなど)を
用いることができる。これらの膜は5eV(電子ボルト)、好ましくは5.5eV(電子
ボルト)以上の仕事関数を有し、ゲート電極として用いた場合、nチャネル型トランジス
タの閾値電圧をプラスにすることができ、所謂ノーマリーオフのスイッチング素子を実現
できる。
Note that as one layer of the gate electrode 402 which is in contact with the gate insulating layer 404 to be formed later, a metal oxide film containing nitrogen, specifically, an In—Ga—Zn—O film containing nitrogen or an I containing nitrogen is used.
n-Sn-O film, In-Ga-O film containing nitrogen, In-Zn-O film containing nitrogen, Sn-O film containing nitrogen, In-O film containing nitrogen, metal nitriding A film (InN, SnN, etc.) can be used. These films have a work function of 5 eV (electron volt), preferably 5.5 eV (electron volt) or more, and when used as a gate electrode, the threshold voltage of an n-channel transistor can be positive. A normally-off switching element can be realized.

次に、ゲート電極402上にゲート絶縁層404を形成する。 Next, the gate insulating layer 404 is formed over the gate electrode 402.

ゲート絶縁層404の膜厚は、1nm以上20nm以下とし、スパッタリング法、MBE
法、CVD法、パルスレーザ堆積法、ALD法等を適宜用いることができる。また、ゲー
ト絶縁層404は、スパッタリングターゲット表面に対し、概略垂直に複数の基板表面が
セットされた状態で成膜を行うスパッタ装置を用いて成膜してもよい。
The thickness of the gate insulating layer 404 is 1 nm or more and 20 nm or less.
A method, a CVD method, a pulse laser deposition method, an ALD method, or the like can be used as appropriate. Alternatively, the gate insulating layer 404 may be formed using a sputtering apparatus which performs film formation in a state where a plurality of substrate surfaces are set substantially perpendicular to the sputtering target surface.

ゲート絶縁層404の材料として、酸化シリコン膜、酸化ガリウム膜、酸化アルミニウム
膜、窒化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、酸化窒化アルミニウム膜、または窒化酸化シ
リコン膜を適用することができる。ゲート絶縁層404は、後に成膜される酸化物半導体
層406と接する部分において酸素を含むことが好ましい。特に、ゲート絶縁層404は
、膜中(バルク中)に少なくとも化学量論比を超える量の酸素が存在することが好ましく
、例えば、ゲート絶縁層404として、酸化シリコン膜を用いる場合には、SiO2+α
(ただし、α>0)とする。本実施の形態では、ゲート絶縁層404として、SiO2+
α(ただし、α>0)である酸化シリコン膜を用いる。この酸化シリコン膜をゲート絶縁
層404として用いることで、後に成膜される酸化物半導体層406に酸素を供給するこ
とができる。さらに、ゲート絶縁層404は、作製するトランジスタのサイズやゲート絶
縁層404の段差被覆性を考慮して形成することが好ましい。
As a material of the gate insulating layer 404, a silicon oxide film, a gallium oxide film, an aluminum oxide film, a silicon nitride film, a silicon oxynitride film, an aluminum oxynitride film, or a silicon nitride oxide film can be used. The gate insulating layer 404 preferably contains oxygen in a portion in contact with the oxide semiconductor layer 406 to be formed later. In particular, the gate insulating layer 404 preferably includes oxygen in the film (in the bulk) in an amount exceeding at least the stoichiometric ratio. For example, when a silicon oxide film is used as the gate insulating layer 404, SiO 2 is used. 2 + α
(Where α> 0). In this embodiment, as the gate insulating layer 404, SiO 2+
A silicon oxide film with α (where α> 0) is used. By using this silicon oxide film as the gate insulating layer 404, oxygen can be supplied to the oxide semiconductor layer 406 to be formed later. Further, the gate insulating layer 404 is preferably formed in consideration of the size of a transistor to be manufactured and the step coverage of the gate insulating layer 404.

また、ゲート絶縁層404の材料として酸化ハフニウム、酸化イットリウム、ハフニウム
シリケート(HfSi、(x>0、y>0))、窒素が添加されたハフニウムシリ
ケート(HfSiO(x>0、y>0))、ハフニウムアルミネート(HfAl
(x>0、y>0))、酸化ランタンなどのhigh−k材料を用いることでゲート
リーク電流を低減できる。さらに、ゲート絶縁層404は、単層構造としても良いし、積
層構造としても良い。
In addition, as a material of the gate insulating layer 404, hafnium oxide, yttrium oxide, hafnium silicate (HfSi x O y , (x> 0, y> 0)), nitrogen-added hafnium silicate (HfSiO x N y (x> 0) Y> 0)), hafnium aluminate (HfAl x
The gate leakage current can be reduced by using a high-k material such as O y (x> 0, y> 0)) or lanthanum oxide. Further, the gate insulating layer 404 may have a single-layer structure or a stacked structure.

次に、ゲート絶縁層404上に酸化物半導体層406を成膜する(図9(A)参照)。 Next, the oxide semiconductor layer 406 is formed over the gate insulating layer 404 (see FIG. 9A).

ここで、酸化物半導体層406の形成工程において、酸化物半導体層に水素、又は水がな
るべく含まれないようにするために、酸化物半導体層406の成膜の前処理として、スパ
ッタリング装置の予備加熱室でゲート絶縁層404が形成された基板を予備加熱し、基板
400及びゲート絶縁層404に吸着した水素、水分などの不純物を脱離し排気すること
が好ましい。なお、予備加熱室に設ける排気手段はクライオポンプが好ましい。
Here, in the formation process of the oxide semiconductor layer 406, in order to prevent the oxide semiconductor layer from containing hydrogen or water as much as possible, as a pretreatment for the formation of the oxide semiconductor layer 406, a preparatory process for a sputtering apparatus is performed. It is preferable that the substrate over which the gate insulating layer 404 is formed be preheated in a heating chamber so that impurities such as hydrogen and moisture adsorbed on the substrate 400 and the gate insulating layer 404 are desorbed and exhausted. Note that a cryopump is preferable as an exhaustion unit provided in the preheating chamber.

ゲート絶縁層404において酸化物半導体層406が接して形成される領域に、平坦化処
理を行ってもよい。平坦化処理としては、特に限定されないが、ドライエッチング処理、
プラズマ処理、又は研磨処理(例えば、化学的機械研磨(Chemical Mecha
nical Polishing:CMP)法)を用いることができる。
Planarization treatment may be performed on a region of the gate insulating layer 404 which is in contact with the oxide semiconductor layer 406. The planarization process is not particularly limited, but is a dry etching process,
Plasma treatment or polishing treatment (for example, chemical mechanical polishing (Chemical Mechanical)
(Nick Polishing: CMP) method) can be used.

プラズマ処理としては、例えば、アルゴンガスを導入してプラズマを発生させる逆スパッ
タリングを行うことができる。逆スパッタリングとは、アルゴン雰囲気下で基板側にRF
電源を用いて電圧を印加して基板近傍にプラズマを形成して表面を改質する方法である。
なお、アルゴン雰囲気に代えて窒素、ヘリウム、酸素などを用いてもよい。逆スパッタリ
ングを行うと、ゲート絶縁層404の表面に付着している粉状物質(パーティクル、ごみ
ともいう)を除去することができる。
As the plasma treatment, for example, reverse sputtering in which an argon gas is introduced to generate plasma can be performed. Reverse sputtering is RF on the substrate side in an argon atmosphere.
In this method, a voltage is applied using a power source to form plasma in the vicinity of the substrate to modify the surface.
Note that nitrogen, helium, oxygen, or the like may be used instead of the argon atmosphere. When reverse sputtering is performed, powdery substances (also referred to as particles or dust) attached to the surface of the gate insulating layer 404 can be removed.

平坦化処理として、ドライエッチング処理、プラズマ処理、又は研磨処理は複数回行って
もよく、それらを組み合わせて行ってもよい。また、組み合わせて行う場合、工程順も特
に限定されず、ゲート絶縁層404表面の凹凸状態に合わせて適宜設定すればよい。
As the planarization process, the dry etching process, the plasma process, or the polishing process may be performed a plurality of times, or a combination thereof. Further, in the case of performing the combination, the order of steps is not particularly limited, and may be set as appropriate in accordance with the uneven state of the surface of the gate insulating layer 404.

なお、酸化物半導体層406は、成膜時に酸素が多く含まれるような条件(例えば、酸素
100%の雰囲気下でスパッタリング法により成膜を行うなど)で成膜して、酸素を多く
含む(好ましくは酸化物半導体が結晶状態における化学量論的組成に対し、酸素の含有量
が過剰な領域が含まれている)膜とすることが好ましい。
Note that the oxide semiconductor layer 406 is formed under a condition in which a large amount of oxygen is contained at the time of film formation (for example, film formation is performed by a sputtering method in an atmosphere containing 100% oxygen) and thus a large amount of oxygen is included ( It is preferable that the oxide semiconductor be a film in which a region where the oxygen content is excessive with respect to the stoichiometric composition in the crystalline state is included.

酸化物半導体層406に用いる酸化物半導体としては、少なくともインジウム(In)あ
るいは亜鉛(Zn)を含むことが好ましい。特にInとZnを含むことが好ましい。また
、該酸化物半導体を用いたトランジスタの電気特性のばらつきを減らすためのスタビライ
ザーとして、それらに加えてガリウム(Ga)を有することが好ましい。また、スタビラ
イザーとしてスズ(Sn)を有することが好ましい。また、スタビライザーとしてハフニ
ウム(Hf)を有することが好ましい。また、スタビライザーとしてアルミニウム(Al
)を有することが好ましい。
An oxide semiconductor used for the oxide semiconductor layer 406 preferably contains at least indium (In) or zinc (Zn). In particular, In and Zn are preferably included. In addition, it is preferable that gallium (Ga) be included in addition to the stabilizer for reducing variation in electrical characteristics of the transistor including the oxide semiconductor. Moreover, it is preferable to have tin (Sn) as a stabilizer. Moreover, it is preferable to have hafnium (Hf) as a stabilizer. In addition, aluminum (Al
).

また、他のスタビライザーとして、ランタノイドである、ランタン(La)、セリウム(
Ce)、プラセオジム(Pr)、ネオジム(Nd)、サマリウム(Sm)、ユウロピウム
(Eu)、ガドリニウム(Gd)、テルビウム(Tb)、ジスプロシウム(Dy)、ホル
ミウム(Ho)、エルビウム(Er)、ツリウム(Tm)、イッテルビウム(Yb)、ル
テチウム(Lu)のいずれか一種あるいは複数種を有してもよい。
In addition, as other stabilizers, lanthanoids such as lanthanum (La), cerium (
Ce), praseodymium (Pr), neodymium (Nd), samarium (Sm), europium (Eu), gadolinium (Gd), terbium (Tb), dysprosium (Dy), holmium (Ho), erbium (Er), thulium ( Tm), ytterbium (Yb), or lutetium (Lu) may be used alone or in combination.

例えば、酸化物半導体として、酸化インジウム、酸化スズ、酸化亜鉛、二元系金属の酸化
物であるIn−Zn系酸化物、Sn−Zn系酸化物、Al−Zn系酸化物、Zn−Mg系
酸化物、Sn−Mg系酸化物、In−Mg系酸化物、In−Ga系酸化物、三元系金属の
酸化物であるIn−Ga−Zn系酸化物(IGZOとも表記する)、In−Al−Zn系
酸化物、In−Sn−Zn系酸化物、Sn−Ga−Zn系酸化物、Al−Ga−Zn系酸
化物、Sn−Al−Zn系酸化物、In−Hf−Zn系酸化物、In−La−Zn系酸化
物、In−Ce−Zn系酸化物、In−Pr−Zn系酸化物、In−Nd−Zn系酸化物
、In−Sm−Zn系酸化物、In−Eu−Zn系酸化物、In−Gd−Zn系酸化物、
In−Tb−Zn系酸化物、In−Dy−Zn系酸化物、In−Ho−Zn系酸化物、I
n−Er−Zn系酸化物、In−Tm−Zn系酸化物、In−Yb−Zn系酸化物、In
−Lu−Zn系酸化物、四元系金属の酸化物であるIn−Sn−Ga−Zn系酸化物、I
n−Hf−Ga−Zn系酸化物、In−Al−Ga−Zn系酸化物、In−Sn−Al−
Zn系酸化物、In−Sn−Hf−Zn系酸化物、In−Hf−Al−Zn系酸化物を用
いることができる。
For example, as an oxide semiconductor, indium oxide, tin oxide, zinc oxide, binary metal oxides such as In—Zn oxide, Sn—Zn oxide, Al—Zn oxide, Zn—Mg oxide Oxides, Sn—Mg oxides, In—Mg oxides, In—Ga oxides, In—Ga—Zn oxides (also referred to as IGZO) which are oxides of ternary metals, In— Al-Zn oxide, In-Sn-Zn oxide, Sn-Ga-Zn oxide, Al-Ga-Zn oxide, Sn-Al-Zn oxide, In-Hf-Zn oxide In-La-Zn-based oxide, In-Ce-Zn-based oxide, In-Pr-Zn-based oxide, In-Nd-Zn-based oxide, In-Sm-Zn-based oxide, In-Eu -Zn-based oxide, In-Gd-Zn-based oxide,
In-Tb-Zn-based oxide, In-Dy-Zn-based oxide, In-Ho-Zn-based oxide, I
n-Er-Zn-based oxide, In-Tm-Zn-based oxide, In-Yb-Zn-based oxide, In
-Lu-Zn-based oxide, In-Sn-Ga-Zn-based oxide which is an oxide of a quaternary metal, I
n-Hf-Ga-Zn-based oxide, In-Al-Ga-Zn-based oxide, In-Sn-Al-
A Zn-based oxide, an In-Sn-Hf-Zn-based oxide, or an In-Hf-Al-Zn-based oxide can be used.

なお、ここで、例えば、In−Ga−Zn系酸化物とは、InとGaとZnを有する酸化
物という意味であり、InとGaとZnの比率は問わない。また、InとGaとZn以外
の金属元素が入っていてもよい。
Note that here, for example, an In—Ga—Zn-based oxide means an oxide containing In, Ga, and Zn, and there is no limitation on the ratio of In, Ga, and Zn. Moreover, metal elements other than In, Ga, and Zn may be contained.

なお、本実施の形態において、酸化物半導体層406をスパッタリング法で作製するため
のターゲットとしては、組成として、In:Ga:Zn=3:1:2[原子百分率]の酸
化物ターゲットを用い、In−Ga−Zn系酸化物膜(IGZO膜)を成膜する。
Note that in this embodiment, as a target for forming the oxide semiconductor layer 406 by a sputtering method, an oxide target of In: Ga: Zn = 3: 1: 2 [atomic percentage] is used as a composition. An In—Ga—Zn-based oxide film (IGZO film) is formed.

また、ターゲットの相対密度は90%以上100%以下、好ましくは95%以上99.9
%以下である。相対密度の高いターゲットを用いることにより、成膜した酸化物半導体層
406は緻密な膜とすることができる。
The relative density of the target is 90% to 100%, preferably 95% to 99.9.
% Or less. By using a target with high relative density, the formed oxide semiconductor layer 406 can be a dense film.

酸化物半導体層406を、成膜する際に用いるスパッタリングガスは水素、水、水酸基又
は水素化物などの不純物が除去された高純度ガスを用いることが好ましい。
As a sputtering gas used for forming the oxide semiconductor layer 406, a high-purity gas from which impurities such as hydrogen, water, a hydroxyl group, or hydride are removed is preferably used.

減圧状態に保持された成膜室内に基板を保持する。そして、成膜室内の残留水分を除去し
つつ水素及び水分が除去されたスパッタガスを導入し、上記ターゲットを用いて基板40
0上に酸化物半導体層406を成膜する。成膜室内の残留水分を除去するためには、吸着
型の真空ポンプ、例えば、クライオポンプ、イオンポンプ、チタンサブリメーションポン
プを用いることが好ましい。また、排気手段としては、ターボ分子ポンプにコールドトラ
ップを加えたものであってもよい。クライオポンプを用いて排気した成膜室は、例えば、
水素原子、水(HO)など水素原子を含む化合物(より好ましくは炭素原子を含む化合
物も)等が排気されるため、当該成膜室で成膜した酸化物半導体層406に含まれる不純
物の濃度を低減できる。
The substrate is held in a film formation chamber held in a reduced pressure state. Then, a sputtering gas from which hydrogen and moisture have been removed is introduced while moisture remaining in the film formation chamber is removed, and the substrate 40 is used using the target.
An oxide semiconductor layer 406 is formed over 0. In order to remove moisture remaining in the deposition chamber, it is preferable to use an adsorption-type vacuum pump such as a cryopump, an ion pump, or a titanium sublimation pump. Further, the exhaust means may be a turbo molecular pump provided with a cold trap. The film formation chamber evacuated using a cryopump is, for example,
Since a compound containing a hydrogen atom such as a hydrogen atom or water (H 2 O) (more preferably a compound containing a carbon atom) is exhausted, an impurity contained in the oxide semiconductor layer 406 formed in the deposition chamber The concentration of can be reduced.

また、ゲート絶縁層404と酸化物半導体層406とを大気に解放せずに連続的に成膜す
ることが好ましい。ゲート絶縁層404と酸化物半導体層406とを大気に曝露せずに連
続して成膜すると、ゲート絶縁層404表面に水素や水分などの不純物が吸着することを
防止することができる。
The gate insulating layer 404 and the oxide semiconductor layer 406 are preferably formed successively without being released to the atmosphere. When the gate insulating layer 404 and the oxide semiconductor layer 406 are successively formed without being exposed to the air, impurities such as hydrogen and moisture can be prevented from being adsorbed to the surface of the gate insulating layer 404.

次に、酸化物半導体層406に含まれる過剰な水素(水や水酸基を含む)を除去(脱水化
または脱水素化)するための加熱処理を行う。酸化物半導体層406に加熱処理を行うこ
とにより、過剰な水素が除去された酸化物半導体層408を形成することができる(図9
(B)参照)。加熱処理の温度は、300℃以上700℃以下、または基板の歪み点未満
とする。加熱処理は減圧下又は窒素雰囲気下などで行うことができる。例えば、加熱処理
装置の一つである電気炉に基板を導入し、酸化物半導体層406に対して窒素雰囲気下4
50℃において1時間の加熱処理を行う。
Next, heat treatment for removing (dehydrating or dehydrogenating) excess hydrogen (including water and a hydroxyl group) included in the oxide semiconductor layer 406 is performed. By performing heat treatment on the oxide semiconductor layer 406, the oxide semiconductor layer 408 from which excess hydrogen is removed can be formed (FIG. 9).
(See (B)). The temperature of the heat treatment is 300 ° C. or higher and 700 ° C. or lower, or lower than the strain point of the substrate. The heat treatment can be performed under reduced pressure or a nitrogen atmosphere. For example, a substrate is introduced into an electric furnace which is one of heat treatment apparatuses, and the oxide semiconductor layer 406 is subjected to 4 in a nitrogen atmosphere.
Heat treatment is performed at 50 ° C. for 1 hour.

なお、加熱処理装置は電気炉に限られず、抵抗発熱体などの発熱体からの熱伝導または熱
輻射によって、被処理物を加熱する装置を用いてもよい。例えば、GRTA(Gas R
apid Thermal Anneal)装置、LRTA(Lamp Rapid T
hermal Anneal)装置等のRTA(Rapid Thermal Anne
al)装置を用いることができる。LRTA装置は、ハロゲンランプ、メタルハライドラ
ンプ、キセノンアークランプ、カーボンアークランプ、高圧ナトリウムランプ、高圧水銀
ランプなどのランプから発する光(電磁波)の輻射により、被処理物を加熱する装置であ
る。GRTA装置は、高温のガスを用いて加熱処理を行う装置である。高温のガスには、
アルゴンなどの希ガス、または窒素のような、加熱処理によって被処理物と反応しない不
活性ガスが用いられる。
Note that the heat treatment apparatus is not limited to an electric furnace, and an apparatus for heating an object to be processed by heat conduction or heat radiation from a heating element such as a resistance heating element may be used. For example, GRTA (Gas R
API (Temperature Annial), LRTA (Lamp Rapid T)
RTA (Rapid Thermal Anne) such as a Herm Anneal) device
al) apparatus can be used. The LRTA apparatus is an apparatus that heats an object to be processed by radiation of light (electromagnetic waves) emitted from a lamp such as a halogen lamp, a metal halide lamp, a xenon arc lamp, a carbon arc lamp, a high pressure sodium lamp, or a high pressure mercury lamp. The GRTA apparatus is an apparatus that performs heat treatment using a high-temperature gas. For hot gases,
An inert gas that does not react with an object to be processed by heat treatment, such as nitrogen or a rare gas such as argon, is used.

例えば、加熱処理として、650℃〜700℃の高温に加熱した不活性ガス中に基板を入
れ、数分間加熱した後、基板を不活性ガス中から出すGRTAを行ってもよい。
For example, as the heat treatment, GRTA may be performed in which the substrate is placed in an inert gas heated to a high temperature of 650 ° C. to 700 ° C., heated for several minutes, and then the substrate is taken out of the inert gas.

なお、加熱処理においては、窒素、またはヘリウム、ネオン、アルゴン等の希ガスに、水
、水素などが含まれないことが好ましい。または、熱処理装置に導入する窒素、またはヘ
リウム、ネオン、アルゴン等の希ガスの純度を、6N(99.9999%)以上好ましく
は7N(99.99999%)以上(即ち不純物濃度を1ppm以下、好ましくは0.1
ppm以下)とすることが好ましい。
Note that in the heat treatment, it is preferable that water, hydrogen, or the like be not contained in nitrogen or a rare gas such as helium, neon, or argon. Alternatively, the purity of nitrogen or a rare gas such as helium, neon, or argon introduced into the heat treatment apparatus is 6N (99.9999%) or more, preferably 7N (99.99999%) or more (that is, the impurity concentration is 1 ppm or less, preferably Is 0.1
ppm or less).

また、加熱処理で酸化物半導体層406を加熱した後、同じ炉に高純度の酸素ガス、高純
度の一酸化二窒素ガス、又は超乾燥エア(CRDS(キャビティリングダウンレーザー分
光法)方式の露点計を用いて測定した場合の水分量が20ppm(露点換算で−55℃)
以下、好ましくは1ppm以下、より好ましくは10ppb以下の空気)を導入してもよ
い。酸素ガスまたは一酸化二窒素ガスに、水、水素などが含まれないことが好ましい。ま
たは、熱処理装置に導入する酸素ガスまたは一酸化二窒素ガスの純度を、6N以上好まし
くは7N以上(即ち、酸素ガスまたは一酸化二窒素ガス中の不純物濃度を1ppm以下、
好ましくは0.1ppm以下)とすることが好ましい。酸素ガス又は一酸化二窒素ガスの
作用により、脱水化または脱水素化処理による不純物の排除工程によって同時に減少して
しまった酸化物半導体を構成する主成分材料である酸素を供給することができる。
In addition, after heating the oxide semiconductor layer 406 by heat treatment, a dew point of high-purity oxygen gas, high-purity dinitrogen monoxide gas, or ultra-dry air (CRDS (cavity ring-down laser spectroscopy) method) is supplied to the same furnace. Water content when measured using a meter is 20 ppm (-55 ° C in terms of dew point)
In the following, air of preferably 1 ppm or less, more preferably 10 ppb or less may be introduced. It is preferable that water, hydrogen, and the like are not contained in the oxygen gas or the dinitrogen monoxide gas. Alternatively, the purity of the oxygen gas or nitrous oxide introduced into the heat treatment apparatus is 6N or more, preferably 7N or more (that is, the impurity concentration in the oxygen gas or nitrous oxide is 1 ppm or less,
Preferably it is 0.1 ppm or less. By the action of oxygen gas or dinitrogen monoxide gas, oxygen that is a main component material of the oxide semiconductor that is simultaneously reduced by the impurity removal step by dehydration or dehydrogenation treatment can be supplied.

また、脱水化又は脱水素化のための加熱処理は、複数回行ってもよく、他の加熱処理と兼
ねてもよい。
Further, the heat treatment for dehydration or dehydrogenation may be performed a plurality of times or may be combined with other heat treatments.

脱水化又は脱水素化のための加熱処理を、酸化物半導体層412として島状に加工される
前、膜状の酸化物半導体層406がゲート絶縁層404を覆った状態で行うと、ゲート絶
縁層404に含まれる酸素が加熱処理によって外方拡散されるのを防止することができる
ため好ましい。
When heat treatment for dehydration or dehydrogenation is performed in a state where the film-shaped oxide semiconductor layer 406 covers the gate insulating layer 404 before being processed into an island shape as the oxide semiconductor layer 412, gate insulation is performed. This is preferable because oxygen contained in the layer 404 can be prevented from being outwardly diffused by heat treatment.

また、脱水化又は脱水素化処理によって、酸化物半導体を構成する主成分材料である酸素
が同時に脱離して減少してしまうおそれがある。酸化物半導体層408において、酸素が
脱離した箇所では酸素欠損が存在し、該酸素欠損に起因してトランジスタの電気的特性変
動を招くドナー準位が生じてしまう。
In addition, oxygen that is a main component material of the oxide semiconductor may be desorbed and reduced at the same time by the dehydration or dehydrogenation treatment. In the oxide semiconductor layer 408, oxygen vacancies exist at locations where oxygen is released, and donor levels that cause a change in electrical characteristics of the transistor are generated due to the oxygen vacancies.

よって、脱水化又は脱水素化処理を行った酸化物半導体層408に、酸素を供給すること
が好ましい。酸化物半導体層408へ酸素を供給することにより、膜中の酸素欠損を補填
することができる。
Therefore, oxygen is preferably supplied to the oxide semiconductor layer 408 that has been subjected to dehydration or dehydrogenation treatment. By supplying oxygen to the oxide semiconductor layer 408, oxygen vacancies in the film can be filled.

例えば、酸素の供給源となる酸素を多く(過剰に)含む酸化物絶縁層をゲート絶縁層40
4として用い、酸化物半導体層408と接して設けることによって、該酸化物絶縁層から
酸化物半導体層408へ酸素を供給することができる。上記構成において、脱水化又は脱
水素化処理として加熱処理を行った酸化物半導体層408及び酸化物絶縁層を少なくとも
一部が接した状態で加熱処理を行うことによって酸化物半導体層408への酸素の供給を
行ってもよい。
For example, an oxide insulating layer containing a large amount (excessive) of oxygen serving as an oxygen supply source is formed as the gate insulating layer 40.
4 and provided in contact with the oxide semiconductor layer 408, oxygen can be supplied from the oxide insulating layer to the oxide semiconductor layer 408. In the above structure, oxygen treatment of the oxide semiconductor layer 408 is performed by performing heat treatment in a state where at least part of the oxide semiconductor layer 408 and the oxide insulating layer subjected to heat treatment as dehydration or dehydrogenation treatment are in contact with each other. May be supplied.

酸素の供給源となる酸素を多く(過剰に)含むゲート絶縁層404と酸化物半導体層40
8と接して設けることによって、該ゲート絶縁層404から酸化物半導体層408へ酸素
を供給することができ、酸化物半導体層408中の酸素欠損を補填することができる。
The gate insulating layer 404 and the oxide semiconductor layer 40 containing a large amount (excessive) of oxygen serving as an oxygen supply source
8 can be supplied from the gate insulating layer 404 to the oxide semiconductor layer 408, so that oxygen vacancies in the oxide semiconductor layer 408 can be filled.

次に、酸化物半導体層408をフォトリソグラフィ工程により、島状の酸化物半導体層4
12を形成する(図9(C)参照)。なお、当該フォトリソグラフィ工程に用いるレジス
トマスクは、インクジェット法で形成してもよい。レジストマスクをインクジェット法で
形成するとフォトマスクを使用しないため、製造コストを低減できる。
Next, the oxide semiconductor layer 408 is formed into an island-shaped oxide semiconductor layer 4 by a photolithography process.
12 is formed (see FIG. 9C). Note that the resist mask used in the photolithography step may be formed by an inkjet method. When the resist mask is formed by an ink-jet method, a manufacturing cost can be reduced because a photomask is not used.

なお、酸化物半導体層408のエッチングは、ドライエッチングでもウェットエッチング
でもよく、両方を用いてもよい。例えば、酸化物半導体層408のウェットエッチングに
用いるエッチング液としては、燐酸と酢酸と硝酸を混ぜた溶液などを用いることができる
。また、ITO07N(関東化学社製)を用いてもよい。
Note that the etching of the oxide semiconductor layer 408 may be dry etching or wet etching, or both may be used. For example, as an etchant used for wet etching of the oxide semiconductor layer 408, a mixed solution of phosphoric acid, acetic acid, and nitric acid, or the like can be used. In addition, ITO07N (manufactured by Kanto Chemical Co., Inc.) may be used.

次に、酸化物半導体層412に、酸素(少なくとも、酸素ラジカル、酸素原子、酸素イオ
ン、のいずれかを含む)を導入して膜中に酸素を供給してもよい。
Next, oxygen (including at least one of oxygen radicals, oxygen atoms, and oxygen ions) may be introduced into the oxide semiconductor layer 412 to supply oxygen into the film.

酸化物半導体層412に、酸素を導入して膜中に酸素を供給することによって、酸化物半
導体層412を高純度化することができる。高純度化された酸化物半導体層412を有す
るトランジスタは、電気特性変動が抑制されており、電気的に安定である。
By introducing oxygen into the oxide semiconductor layer 412 and supplying oxygen into the film, the oxide semiconductor layer 412 can be highly purified. A transistor including the highly purified oxide semiconductor layer 412 is electrically stable because variation in electrical characteristics is suppressed.

酸素の導入方法としては、イオン注入法、イオンドーピング法、プラズマイマージョンイ
オンインプランテーション法、プラズマ処理などを用いることができる。
As a method for introducing oxygen, an ion implantation method, an ion doping method, a plasma immersion ion implantation method, a plasma treatment, or the like can be used.

酸素の導入工程は、酸化物半導体層412に酸素導入する場合、酸化物半導体層412に
直接導入してもよいし、後に成膜されるゲート絶縁層416を通過して酸化物半導体層4
12へ導入してもよい。酸素をゲート絶縁層416を通過して導入する場合は、イオン注
入法、イオンドーピング法、プラズマイマージョンイオンインプランテーション法などを
用いればよいが、酸素を露出された酸化物半導体層412へ直接導入する場合は、プラズ
マ処理なども用いることができる。
In the step of introducing oxygen, when oxygen is introduced into the oxide semiconductor layer 412, the oxygen may be introduced directly into the oxide semiconductor layer 412 or after passing through the gate insulating layer 416 which is formed later.
12 may be introduced. In the case of introducing oxygen through the gate insulating layer 416, an ion implantation method, an ion doping method, a plasma immersion ion implantation method, or the like may be used. However, oxygen is directly introduced into the exposed oxide semiconductor layer 412. In that case, plasma treatment or the like can also be used.

酸化物半導体層への酸素の導入は、脱水化又は脱水素化処理を行った後であればよく、特
に限定されない。また、上記脱水化又は脱水素化処理を行った酸化物半導体層に、酸素の
導入を複数回行ってもよい。
The introduction of oxygen into the oxide semiconductor layer may be performed after dehydration or dehydrogenation treatment, and is not particularly limited. Further, oxygen may be introduced into the oxide semiconductor layer subjected to the dehydration or dehydrogenation treatment a plurality of times.

次いで、酸化物半導体層412上に、ドレイン電極414a及びソース電極414b(こ
れと同じ層で形成される配線を含む)となる導電膜を形成した後、フォトリソグラフィ工
程により、ドレイン電極414a及びソース電極414bを形成する(図9(D)参照)
Next, after a conductive film to be the drain electrode 414a and the source electrode 414b (including a wiring formed using the same layer) is formed over the oxide semiconductor layer 412, the drain electrode 414a and the source electrode are formed by a photolithography process. 414b is formed (see FIG. 9D).
.

該導電膜は後の加熱処理に耐えられる材料を用いる。ドレイン電極414a及びソース電
極414bに用いる導電膜としては、例えば、Al、Cr、Cu、Ta、Ti、Mo、W
から選ばれた元素を含む金属膜、または上述した元素を成分とする金属窒化物膜(窒化チ
タン膜、窒化モリブデン膜、窒化タングステン膜)等を用いることができる。また、Al
、Cuなどの金属膜の下側又は上側の一方または双方にTi、Mo、Wなどの高融点金属
膜またはそれらの金属窒化物膜(窒化チタン膜、窒化モリブデン膜、窒化タングステン膜
)を積層させた構成としても良い。また、ドレイン電極414a及びソース電極414b
に用いる導電膜としては、導電性の金属酸化物で形成しても良い。導電性の金属酸化物と
しては酸化インジウム(In)、酸化スズ(SnO)、酸化亜鉛(ZnO)、酸
化インジウム酸化スズ(In−SnO、ITOと略記する)、酸化インジウム酸
化亜鉛(In−ZnO)またはこれらの金属酸化物材料に酸化シリコンを含ませた
ものを用いることができる。
The conductive film is formed using a material that can withstand heat treatment performed later. Examples of the conductive film used for the drain electrode 414a and the source electrode 414b include Al, Cr, Cu, Ta, Ti, Mo, and W.
A metal film containing an element selected from the above, or a metal nitride film (a titanium nitride film, a molybdenum nitride film, or a tungsten nitride film) containing the above-described element as a component can be used. Al
A refractory metal film such as Ti, Mo, or W or a metal nitride film thereof (titanium nitride film, molybdenum nitride film, tungsten nitride film) is laminated on one or both of the lower side or upper side of the metal film such as Cu or Cu. It is good also as a composition. In addition, the drain electrode 414a and the source electrode 414b
The conductive film used for the step may be formed of a conductive metal oxide. As the conductive metal oxide, indium oxide (In 2 O 3 ), tin oxide (SnO 2 ), zinc oxide (ZnO), indium tin oxide (In 2 O 3 —SnO 2 , abbreviated as ITO), oxidation Indium zinc oxide (In 2 O 3 —ZnO) or a metal oxide material containing silicon oxide can be used.

次に、酸化物半導体層412、ドレイン電極414a、及びソース電極414bを覆うよ
うに、ゲート絶縁層416を成膜する。なお、ゲート絶縁層416の材料及び成膜方法と
して、ゲート絶縁層404と同様の材料及び成膜方法を適用することができるため、詳細
な説明は省略する。
Next, the gate insulating layer 416 is formed so as to cover the oxide semiconductor layer 412, the drain electrode 414a, and the source electrode 414b. Note that a material and a deposition method similar to those of the gate insulating layer 404 can be used as a material and a deposition method of the gate insulating layer 416, and thus detailed description thereof is omitted.

次に、ゲート絶縁層416上にゲート電極418となる導電膜を形成した後、フォトリソ
グラフィ工程により、ゲート電極418を形成する(図9(E)参照)。なお、ゲート電
極418の材料及び成膜方法として、ゲート電極402と同様の材料及び成膜方法を適用
することができるため、詳細な説明は省略する。
Next, after a conductive film to be the gate electrode 418 is formed over the gate insulating layer 416, the gate electrode 418 is formed by a photolithography process (see FIG. 9E). Note that a material and a deposition method similar to those of the gate electrode 402 can be used as a material and a deposition method of the gate electrode 418, and thus detailed description thereof is omitted.

以上の工程でトランジスタ410が形成される(図9(E)参照)。 Through the above steps, the transistor 410 is formed (see FIG. 9E).

なお、ゲート絶縁層416、及びゲート電極418上には、さらに保護絶縁層を形成して
もよい。保護絶縁層は、水素や水などの、外部からの侵入を防止する。保護絶縁層として
は、例えば、窒化シリコン膜、窒化アルミニウム膜などを用いることができる。成膜方法
は特に限定されないが、RFスパッタ法は量産性がよいため、保護絶縁層の成膜方法とし
て適している。
Note that a protective insulating layer may be further formed over the gate insulating layer 416 and the gate electrode 418. The protective insulating layer prevents intrusion from the outside such as hydrogen and water. As the protective insulating layer, for example, a silicon nitride film, an aluminum nitride film, or the like can be used. There is no particular limitation on the deposition method, but the RF sputtering method is suitable as a deposition method for the protective insulating layer because of its high mass productivity.

さらに、保護絶縁層上には、トランジスタ起因の表面凹凸を低減するための平坦化絶縁膜
を形成してもよい。平坦化絶縁膜としては、ポリイミド、アクリル、ベンゾシクロブテン
系樹脂等の有機材料を用いることができる。また、上記有機材料の他に、低誘電率材料(
low−k材料)等を用いることができる。なお、これらの材料で形成される絶縁膜を複
数積層させることで、平坦化絶縁膜を形成してもよい。
Further, a planarization insulating film for reducing surface unevenness due to the transistor may be formed over the protective insulating layer. As the planarization insulating film, an organic material such as polyimide, acrylic, or benzocyclobutene resin can be used. In addition to the above organic materials, low dielectric constant materials (
low-k material) or the like. Note that the planarization insulating film may be formed by stacking a plurality of insulating films formed using these materials.

なお、保護絶縁層又は平坦化絶縁膜の成膜後には、さらに、大気中、100℃以上200
℃以下、1時間以上30時間以下の条件で、熱処理を行ってもよい。
Note that after the formation of the protective insulating layer or the planarization insulating film, the film is further heated to 100 ° C. or more in the atmosphere at 200 ° C.
The heat treatment may be performed under the conditions of 1 ° C. or lower and 1 hour or longer and 30 hours or shorter.

このように、本実施の形態を用いて作製した、高純度化された酸化物半導体層にチャネル
が形成されるトランジスタは、オフ電流が極めて小さいという特徴を有している。このた
め、このトランジスタを用いることにより、ノードの電位保持が容易になる。よって、こ
れをシフトレジスタ等に用いることで、誤動作の確率を極めて低く抑えることができる。
As described above, a transistor in which a channel is formed in a highly purified oxide semiconductor layer manufactured using this embodiment has a feature of extremely low off-state current. Therefore, the use of this transistor makes it easy to hold the node potential. Therefore, by using this for a shift register or the like, the probability of malfunction can be kept extremely low.

本実施の形態は他の実施の形態と自由に組み合わせて実施することが可能である。 This embodiment can be implemented freely combining with any of the other embodiments.

本発明の一態様に係る半導体装置は、様々な電子機器に用いることができる。電子機器と
しては、例えば、パーソナルコンピュータ(例えば、ノート型やデスクトップ型)、記録
媒体を備えた画像再生装置(代表的にはDVD:Digital Versatile
Disc等の記録媒体を再生し、その画像を表示しうるディスプレイを有する装置)、携
帯電話、携帯型ゲーム機、携帯情報端末、電子書籍、ビデオカメラ、デジタルスチルカメ
ラ、ゴーグル型ディスプレイ(ヘッドマウントディスプレイ)、ナビゲーションシステム
、音響再生装置(カーオーディオ、デジタルオーディオプレイヤー等)、複写機、ファク
シミリ、プリンター、プリンター複合機、現金自動預け入れ払い機(ATM)、自動販売
機が挙げられる。
The semiconductor device according to one embodiment of the present invention can be used for various electronic devices. As an electronic device, for example, a personal computer (for example, a notebook type or a desktop type), an image reproducing apparatus (typically a DVD: Digital Versatile) provided with a recording medium.
A device having a display capable of reproducing a recording medium such as a disc and displaying the image), a mobile phone, a portable game machine, a portable information terminal, an electronic book, a video camera, a digital still camera, a goggle type display (head mounted display) ), Navigation systems, sound reproducing devices (car audio, digital audio player, etc.), copying machines, facsimiles, printers, printer multifunction devices, automatic teller machines (ATMs), and vending machines.

電子機器の一例について図10(A)、図10(B)、及び図10(C)を用いて説明す
る。
Examples of electronic devices will be described with reference to FIGS. 10A, 10B, and 10C.

図10(A)及び図10(B)は2つ折り可能なタブレット型端末である。図10(A)
は、開いた状態であり、タブレット型端末は、筐体9630、表示部9631a、表示部
9631b、表示モード切り替えスイッチ9034、電源スイッチ9035、省電力モー
ド切り替えスイッチ9036、留め具9033、操作スイッチ9038、を有する。
10A and 10B illustrate a tablet terminal that can be folded. FIG. 10 (A)
Is an open state, and the tablet terminal includes a housing 9630, a display portion 9631a, a display portion 9631b, a display mode change switch 9034, a power switch 9035, a power saving mode change switch 9036, a fastener 9033, an operation switch 9038, Have

表示部9631aは、一部をタッチパネルの領域9632aとすることができ、表示され
た操作キー9037にふれることでデータ入力をすることができる。なお、表示部963
1aにおいては、一例として半分の領域が表示のみの機能を有する構成、もう半分の領域
がタッチパネルの機能を有する構成を示しているが該構成に限定されない。表示部963
1aの全ての領域がタッチパネルの機能を有する構成としても良い。例えば、表示部96
31aの全面をキーボードボタン表示させてタッチパネルとし、表示部9631bを表示
画面として用いることができる。
Part of the display portion 9631 a can be a touch panel region 9632 a and data can be input when a displayed operation key 9037 is touched. The display portion 963
In 1a, as an example, a configuration in which half of the area has a display-only function and a configuration in which the other half has a touch panel function is shown, but the configuration is not limited thereto. Display unit 963
All the regions 1a may have a touch panel function. For example, the display unit 96
The entire surface of 31a can be displayed as a keyboard button and used as a touch panel, and the display portion 9631b can be used as a display screen.

また、表示部9631bにおいても表示部9631aと同様に、表示部9631bの一部
をタッチパネルの領域9632bとすることができる。また、タッチパネルのキーボード
表示切り替えボタン9639が表示されている位置に指やスタイラスなどでふれることで
表示部9631bにキーボードボタン表示することができる。
Further, in the display portion 9631b, as in the display portion 9631a, part of the display portion 9631b can be a touch panel region 9632b. Further, a keyboard button can be displayed on the display portion 9631b by touching a position where the keyboard display switching button 9539 on the touch panel is displayed with a finger or a stylus.

また、タッチパネルの領域9632aとタッチパネルの領域9632bに対して同時にタ
ッチ入力することもできる。
Touch input can be performed simultaneously on the touch panel region 9632a and the touch panel region 9632b.

また、表示モード切り替えスイッチ9034は、縦表示または横表示などの表示の向きを
切り替え、白黒表示やカラー表示の切り替えなどを選択できる。省電力モード切り替えス
イッチ9036は、タブレット型端末に内蔵している光センサで検出される使用時の外光
の光量に応じて表示の輝度を最適なものとすることができる。タブレット型端末は光セン
サだけでなく、ジャイロ、加速度センサ等の傾きを検出するセンサなどの他の検出装置を
内蔵させてもよい。
A display mode switching switch 9034 can switch the display direction such as vertical display or horizontal display, and can select switching between monochrome display and color display. The power saving mode change-over switch 9036 can optimize the display luminance in accordance with the amount of external light during use detected by an optical sensor built in the tablet terminal. The tablet terminal may include not only an optical sensor but also other detection devices such as a gyroscope, an acceleration sensor, and other sensors that detect inclination.

また、図10(A)では表示部9631bと表示部9631aの表示面積が同じ例を示し
ているが特に限定されず、一方のサイズともう一方のサイズが異なっていてもよく、表示
の品質も異なっていてもよい。例えば一方が他方よりも高精細な表示を行える表示パネル
としてもよい。
FIG. 10A illustrates an example in which the display areas of the display portion 9631b and the display portion 9631a are the same, but there is no particular limitation, and one size may be different from the other size, and the display quality may be different. May be different. For example, one display panel may be capable of displaying images with higher definition than the other.

図10(B)は、閉じた状態であり、タブレット型端末は、筐体9630、太陽電池96
33、充放電制御回路9634、バッテリー9635、DCDCコンバータ9636を有
する。なお、図10(B)では充放電制御回路9634の一例としてバッテリー9635
、DCDCコンバータ9636を有する構成について示している。
FIG. 10B illustrates a closed state, in which the tablet terminal includes a housing 9630, a solar cell 96
33, a charge / discharge control circuit 9634, a battery 9635, and a DCDC converter 9636. Note that in FIG. 10B, a battery 9635 is illustrated as an example of the charge / discharge control circuit 9634.
, A configuration including a DCDC converter 9636 is shown.

なお、タブレット型端末は2つ折り可能なため、未使用時に筐体9630を閉じた状態に
することができる。従って、表示部9631a、表示部9631bを保護できるため、耐
久性に優れ、長期使用の観点からも信頼性の優れたタブレット型端末を提供できる。
Note that since the tablet terminal can be folded in two, the housing 9630 can be closed when not in use. Accordingly, since the display portion 9631a and the display portion 9631b can be protected, a tablet terminal with excellent durability and high reliability can be provided from the viewpoint of long-term use.

また、この他にも図10(A)及び図10(B)に示したタブレット型端末は、様々な情
報(静止画、動画、テキスト画像など)を表示する機能、カレンダー、日付又は時刻など
を表示部に表示する機能、表示部に表示した情報をタッチ入力操作又は編集するタッチ入
力機能、様々なソフトウェア(プログラム)によって処理を制御する機能、等を有するこ
とができる。
In addition, the tablet terminal shown in FIGS. 10A and 10B has a function for displaying various information (still images, moving images, text images, etc.), a calendar, a date, or a time. A function for displaying on the display unit, a touch input function for performing touch input operation or editing of information displayed on the display unit, a function for controlling processing by various software (programs), and the like can be provided.

タブレット型端末の表面に装着された太陽電池9633によって、電力を表示部9631
(表示部9631a 及び/又は 表示部9631b)や、表示部9631中のタッチパ
ネルや映像信号処理部等に供給することができる。なお、太陽電池9633を、筐体96
30の少なくとも一面(例えば、表示部9631a及び表示部9631bが設けられた面
を表面とすると、その裏面全体またはその一部)に設けることによって、効率的なバッテ
リー9635の充電を行う構成とすることができるため好適である。なおバッテリー96
35としては、リチウムイオン電池を用いると、小型化を図れる等の利点がある。
Electric power is displayed on a display portion 9631 by a solar battery 9633 attached to the surface of the tablet terminal.
(The display portion 9631a and / or the display portion 9631b), a touch panel in the display portion 9631, a video signal processing portion, and the like. Note that the solar battery 9633 is attached to the housing 96.
The battery 9635 is efficiently charged by being provided on at least one surface (for example, the surface on which the display portion 9631a and the display portion 9631b are provided is the entire back surface or a part thereof). Is preferable. Battery 96
As for 35, when a lithium ion battery is used, there is an advantage such as miniaturization.

また、図10(B)に示す充放電制御回路9634の構成、及び動作について図10(C
)にブロック図を示し説明する。図10(C)には、太陽電池9633、バッテリー96
35、DCDCコンバータ9636、コンバータ9637、スイッチSW1乃至SW3、
表示部9631について示しており、バッテリー9635、DCDCコンバータ9636
、コンバータ9637、スイッチSW1乃至SW3が、図10(B)に示す充放電制御回
路9634に対応する箇所となる。
Further, the structure and operation of the charge / discharge control circuit 9634 illustrated in FIG.
) Will be described with reference to a block diagram. FIG. 10C illustrates a solar cell 9633, a battery 96, and the like.
35, DCDC converter 9636, converter 9637, switches SW1 to SW3,
A display portion 9631 is shown, and a battery 9635 and a DCDC converter 9636 are shown.
The converter 9637 and the switches SW1 to SW3 are portions corresponding to the charge / discharge control circuit 9634 illustrated in FIG.

外光により太陽電池9633により発電がされる場合の動作の例について説明する。太陽
電池9633で発電した電力は、バッテリー9635を充電するための電圧となるようD
CDCコンバータ9636で昇圧または降圧がなされる。そして、表示部9631の動作
に太陽電池9633からの電力が用いられる際にはスイッチSW1をオンにし、コンバー
タ9637で表示部9631に必要な電圧に昇圧または降圧をすることとなる。また、表
示部9631での表示を行わない際には、SW1をオフにし、SW2をオンにしてバッテ
リー9635の充電を行う構成とすればよい。
An example of operation in the case where power is generated by the solar battery 9633 using external light is described. The electric power generated by the solar battery 9633 becomes a voltage for charging the battery 9635 D
The CDC converter 9636 performs step-up or step-down. When power from the solar cell 9633 is used for the operation of the display portion 9631, the switch SW1 is turned on, and the converter 9637 increases or decreases the voltage required for the display portion 9631. In the case where display on the display portion 9631 is not performed, the battery 9635 may be charged by turning off SW1 and turning on SW2.

なお太陽電池9633については、発電手段の一例として示したが、特に限定されず、圧
電素子(ピエゾ素子)や熱電変換素子(ペルティエ素子)などの他の発電手段によるバッ
テリー9635の充電を行う構成であってもよい。例えば、無線(非接触)で電力を送受
信して充電する無接点電力伝送モジュールや、また他の充電手段を組み合わせて行う構成
としてもよい。
Note that the solar cell 9633 is described as an example of the power generation unit, but is not particularly limited, and the battery 9635 is charged by another power generation unit such as a piezoelectric element (piezo element) or a thermoelectric conversion element (Peltier element). There may be. For example, a non-contact power transmission module that wirelessly (contactlessly) transmits and receives power for charging and other charging means may be combined.

本実施例は、上記実施の形態と適宜組み合わせて実施することができる。 This example can be implemented in combination with any of the above embodiments as appropriate.

10 段
80 段
81 トランジスタ
82 トランジスタ
83 トランジスタ
84 トランジスタ
85 容量素子
100 半導体装置
101 トランジスタ
102 トランジスタ
103 トランジスタ
104 トランジスタ
105 トランジスタ
106 トランジスタ
107 トランジスタ
108 トランジスタ
109 トランジスタ
110 トランジスタ
211 容量素子
212 容量素子
400 基板
402 ゲート電極
404 ゲート絶縁層
406 酸化物半導体層
408 酸化物半導体層
410 トランジスタ
412 酸化物半導体層
414a ドレイン電極
414b ソース電極
416 ゲート絶縁層
418 ゲート電極
9630 筐体
9631 表示部
9631a 表示部
9631b 表示部
9632a 領域
9632b 領域
9033 留め具
9034 表示モード切り替えスイッチ
9035 電源スイッチ
9036 省電力モード切り替えスイッチ
9037 操作キー
9038 操作スイッチ
9639 キーボード表示切り替えボタン
9633 太陽電池
9634 充放電制御回路
9635 バッテリー
9636 DCDCコンバータ
9637 コンバータ
10 stages 80 stages 81 transistor 82 transistor 83 transistor 84 transistor 85 capacitive element 100 semiconductor device 101 transistor 102 transistor 103 transistor 104 transistor 105 transistor 106 transistor 107 transistor 108 transistor 109 transistor 110 transistor 211 capacitor element 212 capacitor element 400 substrate 402 gate electrode 404 Gate insulating layer 406 Oxide semiconductor layer 408 Oxide semiconductor layer 410 Transistor 412 Oxide semiconductor layer 414a Drain electrode 414b Source electrode 416 Gate insulating layer 418 Gate electrode 9630 Housing 9631 Display portion 9631a Display portion 9631b Display portion 9632a Region 9632b Region 9033 Fastener 9034 Display mode switch 035 power switch 9036 saving mode changeover switch 9037 operating keys 9038 operation switches 9639 keyboard display switching button 9633 solar cell 9634 charge and discharge control circuit 9635 battery 9636 DCDC converter 9637 Converter

Claims (5)

第1の回路と、第1のスイッチと、第2のスイッチと、を有し、
前記第1の回路は、第1乃至第3のトランジスタを有し、
前記第1のスイッチは、第4のトランジスタを有し、
前記第2のスイッチは、第5のトランジスタを有し、
前記第1乃至第のトランジスタは、導電型が同じであり、
前記第1のトランジスタのソース又はドレインの一方は、前記第5のトランジスタのソース又はドレインの一方と電気的に接続され、
前記第5のトランジスタのソース又はドレインの他方は、第1の配線と電気的に接続され、
前記第1のトランジスタのゲートは、第2の配線と電気的に接続され、
前記第1のトランジスタのソース又はドレインの他方は、前記第2のトランジスタのゲートと電気的に接続され、
前記第1のトランジスタのバックゲートは、前記第2のトランジスタのゲートと電気的に接続され、
前記第2のトランジスタのソース又はドレインの一方は、前記第2の配線と電気的に接続され、
前記第2のトランジスタのソース又はドレインの他方は、第3の配線と電気的に接続され、
前記第2のトランジスタのバックゲートは、前記第3の配線と電気的に接続され、
前記第3のトランジスタのソース又はドレインの一方は、前記第3の配線と電気的に接続され、
前記第3のトランジスタのゲートは、前記第4のトランジスタのソース又はドレインの一方と電気的に接続され、
前記第4のトランジスタのソース又はドレインの他方は、第4の配線と電気的に接続され、
前記第3のトランジスタのソース又はドレインの他方は、第5の配線と電気的に接続され、
前記第3のトランジスタのバックゲートは、前記第5の配線と電気的に接続され、
前記第4のトランジスタのゲートは、第6の配線に電気的に接続され、
前記第5のトランジスタのゲートは、前記第6の配線に電気的に接続され、
前記第6の配線は、クロック信号を供給する機能を有し、
前記第1のトランジスタのチャネル幅は、前記第2のトランジスタのチャネル幅より小さく、
前記第1のトランジスタのチャネル幅は、前記第3のトランジスタのチャネル幅より小さく、
前記第4のトランジスタのチャネル幅は、前記第1のトランジスタのチャネル幅より小さく、
前記第4のトランジスタのチャネル幅は、前記第2のトランジスタのチャネル幅より小さく、
前記第4のトランジスタのチャネル幅は、前記第3のトランジスタのチャネル幅より小さいことを特徴とする半導体装置。
A first circuit, a first switch, and a second switch ;
The first circuit includes first to third transistors,
The first switch includes a fourth transistor;
The second switch includes a fifth transistor;
The first to fifth transistors have the same conductivity type,
One of a source and a drain of the first transistor is electrically connected to one of a source and a drain of the fifth transistor;
The other of the source and the drain of the fifth transistor is electrically connected to the first wiring;
A gate of the first transistor is electrically connected to a second wiring;
The other of the source and the drain of the first transistor is electrically connected to the gate of the second transistor;
A back gate of the first transistor is electrically connected to a gate of the second transistor;
One of a source and a drain of the second transistor is electrically connected to the second wiring;
The other of the source and the drain of the second transistor is electrically connected to a third wiring;
A back gate of the second transistor is electrically connected to the third wiring;
One of a source and a drain of the third transistor is electrically connected to the third wiring;
A gate of the third transistor is electrically connected to one of a source and a drain of the fourth transistor;
The other of the source and the drain of the fourth transistor is electrically connected to a fourth wiring;
The other of the source and the drain of the third transistor is electrically connected to a fifth wiring;
A back gate of the third transistor is electrically connected to the fifth wiring;
A gate of the fourth transistor is electrically connected to a sixth wiring;
A gate of the fifth transistor is electrically connected to the sixth wiring;
The sixth wiring has a function of supplying a clock signal;
The channel width of the first transistor is smaller than the channel width of the second transistor,
The channel width of the first transistor is smaller than the channel width of the third transistor,
The channel width of the fourth transistor is smaller than the channel width of the first transistor,
The channel width of the fourth transistor is smaller than the channel width of the second transistor,
A semiconductor device, wherein the channel width of the fourth transistor is smaller than the channel width of the third transistor.
第1の回路と、第2の回路と、第1のスイッチと、第2のスイッチと、を有し、A first circuit, a second circuit, a first switch, and a second switch;
前記第1の回路は、第1乃至第3のトランジスタを有し、The first circuit includes first to third transistors,
前記第2の回路は、第6乃至第8のトランジスタを有し、The second circuit includes sixth to eighth transistors,
前記第1のスイッチは、第4のトランジスタを有し、The first switch includes a fourth transistor;
前記第2のスイッチは、第5のトランジスタを有し、The second switch includes a fifth transistor;
前記第1乃至第8のトランジスタは、導電型が同じであり、The first to eighth transistors have the same conductivity type,
前記第1のトランジスタのソース又はドレインの一方は、前記第5のトランジスタのソース又はドレインの一方と電気的に接続され、One of a source and a drain of the first transistor is electrically connected to one of a source and a drain of the fifth transistor;
前記第5のトランジスタのソース又はドレインの他方は、第1の配線と電気的に接続され、The other of the source and the drain of the fifth transistor is electrically connected to the first wiring;
前記第1のトランジスタのゲートは、第2の配線と電気的に接続され、A gate of the first transistor is electrically connected to a second wiring;
前記第1のトランジスタのソース又はドレインの他方は、前記第2のトランジスタのゲートと電気的に接続され、The other of the source and the drain of the first transistor is electrically connected to the gate of the second transistor;
前記第1のトランジスタのバックゲートは、前記第2のトランジスタのゲートと電気的に接続され、A back gate of the first transistor is electrically connected to a gate of the second transistor;
前記第2のトランジスタのソース又はドレインの一方は、前記第2の配線と電気的に接続され、One of a source and a drain of the second transistor is electrically connected to the second wiring;
前記第2のトランジスタのソース又はドレインの他方は、第3の配線と電気的に接続され、The other of the source and the drain of the second transistor is electrically connected to a third wiring;
前記第2のトランジスタのバックゲートは、前記第3の配線と電気的に接続され、A back gate of the second transistor is electrically connected to the third wiring;
前記第3のトランジスタのソース又はドレインの一方は、前記第3の配線と電気的に接続され、One of a source and a drain of the third transistor is electrically connected to the third wiring;
前記第3のトランジスタのゲートは、前記第4のトランジスタのソース又はドレインの一方と電気的に接続され、A gate of the third transistor is electrically connected to one of a source and a drain of the fourth transistor;
前記第4のトランジスタのソース又はドレインの他方は、第4の配線と電気的に接続され、The other of the source and the drain of the fourth transistor is electrically connected to a fourth wiring;
前記第3のトランジスタのソース又はドレインの他方は、第5の配線と電気的に接続され、The other of the source and the drain of the third transistor is electrically connected to a fifth wiring;
前記第3のトランジスタのバックゲートは、前記第5の配線と電気的に接続され、A back gate of the third transistor is electrically connected to the fifth wiring;
前記第4のトランジスタのゲートは、第6の配線に電気的に接続され、A gate of the fourth transistor is electrically connected to a sixth wiring;
前記第5のトランジスタのゲートは、前記第6の配線に電気的に接続され、A gate of the fifth transistor is electrically connected to the sixth wiring;
前記第6のトランジスタのソース又はドレインの一方は、前記第4のトランジスタのソース又はドレインの一方と電気的に接続され、One of a source and a drain of the sixth transistor is electrically connected to one of a source and a drain of the fourth transistor;
前記第6のトランジスタのゲートは、前記第2の配線と電気的に接続され、A gate of the sixth transistor is electrically connected to the second wiring;
前記第6のトランジスタのソース又はドレインの他方は、前記第7のトランジスタのゲートと電気的に接続され、The other of the source and the drain of the sixth transistor is electrically connected to the gate of the seventh transistor;
前記第6のトランジスタのバックゲートは、前記第7のトランジスタのゲートと電気的に接続され、A back gate of the sixth transistor is electrically connected to a gate of the seventh transistor;
前記第7のトランジスタのソース又はドレインの一方は、前記第2の配線と電気的に接続され、One of a source and a drain of the seventh transistor is electrically connected to the second wiring;
前記第7のトランジスタのソース又はドレインの他方は、第7の配線と電気的に接続され、The other of the source and the drain of the seventh transistor is electrically connected to a seventh wiring;
前記第7のトランジスタのバックゲートは、前記第7の配線と電気的に接続され、A back gate of the seventh transistor is electrically connected to the seventh wiring;
前記第8のトランジスタのソース又はドレインの一方は、前記第7の配線と電気的に接続され、One of a source and a drain of the eighth transistor is electrically connected to the seventh wiring;
前記第8のトランジスタのゲートは、前記第5のトランジスタのソース又はドレインの一方と電気的に接続され、A gate of the eighth transistor is electrically connected to one of a source and a drain of the fifth transistor;
前記第8のトランジスタのソース又はドレインの他方は、前記第5の配線と電気的に接続され、The other of the source and the drain of the eighth transistor is electrically connected to the fifth wiring;
前記第8のトランジスタのバックゲートは、前記第5の配線と電気的に接続され、A back gate of the eighth transistor is electrically connected to the fifth wiring;
前記第6の配線は、クロック信号を供給する機能を有し、The sixth wiring has a function of supplying a clock signal;
前記第1のトランジスタのチャネル幅は、前記第2のトランジスタのチャネル幅より小さく、The channel width of the first transistor is smaller than the channel width of the second transistor,
前記第1のトランジスタのチャネル幅は、前記第3のトランジスタのチャネル幅より小さく、The channel width of the first transistor is smaller than the channel width of the third transistor,
前記第4のトランジスタのチャネル幅は、前記第1のトランジスタのチャネル幅より小さく、The channel width of the fourth transistor is smaller than the channel width of the first transistor,
前記第4のトランジスタのチャネル幅は、前記第2のトランジスタのチャネル幅より小さく、The channel width of the fourth transistor is smaller than the channel width of the second transistor,
前記第4のトランジスタのチャネル幅は、前記第3のトランジスタのチャネル幅より小さいことを特徴とする半導体装置。A semiconductor device, wherein the channel width of the fourth transistor is smaller than the channel width of the third transistor.
請求項2において、
前記第4のトランジスタのバックゲートは、前記第5の配線と電気的に接続されることを特徴とする半導体装置。
In claim 2,
The semiconductor device, wherein a back gate of the fourth transistor is electrically connected to the fifth wiring.
請求項1乃至請求項3のいずれか一において、
前記第1乃至第3のトランジスタは、酸化物半導体層にチャネルが形成されることを特徴とする半導体装置。
In any one of Claim 1 thru | or 3,
The first to third transistors each have a channel formed in an oxide semiconductor layer.
請求項4において、
前記酸化物半導体層は、脱水化又は脱水素化処理を行った後、酸素が供給される工程を経て形成されたものであることを特徴とする半導体装置の作製方法。
In claim 4,
The method for manufacturing a semiconductor device, wherein the oxide semiconductor layer is formed through a process in which oxygen is supplied after dehydration or dehydrogenation treatment.
JP2017054256A 2011-08-24 2017-03-21 Semiconductor device and manufacturing method thereof Expired - Fee Related JP6468688B2 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011182274 2011-08-24
JP2011182274 2011-08-24

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2012165298A Division JP6116149B2 (en) 2011-08-24 2012-07-26 Semiconductor device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2017162539A JP2017162539A (en) 2017-09-14
JP6468688B2 true JP6468688B2 (en) 2019-02-13

Family

ID=47742772

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2012165298A Active JP6116149B2 (en) 2011-08-24 2012-07-26 Semiconductor device
JP2017054256A Expired - Fee Related JP6468688B2 (en) 2011-08-24 2017-03-21 Semiconductor device and manufacturing method thereof

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2012165298A Active JP6116149B2 (en) 2011-08-24 2012-07-26 Semiconductor device

Country Status (3)

Country Link
US (1) US9083335B2 (en)
JP (2) JP6116149B2 (en)
KR (2) KR102013130B1 (en)

Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102577885B1 (en) 2009-10-16 2023-09-14 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 Semiconductor device
US9742378B2 (en) 2012-06-29 2017-08-22 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Pulse output circuit and semiconductor device
JP2014045175A (en) 2012-08-02 2014-03-13 Semiconductor Energy Lab Co Ltd Semiconductor device
TWI621337B (en) * 2013-05-14 2018-04-11 半導體能源研究所股份有限公司 Signal processing device
US9172369B2 (en) * 2013-05-17 2015-10-27 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Programmable logic device and semiconductor device
JP6475424B2 (en) * 2013-06-05 2019-02-27 株式会社半導体エネルギー研究所 Semiconductor device
JP6126509B2 (en) * 2013-10-04 2017-05-10 株式会社半導体エネルギー研究所 Semiconductor device
US9300292B2 (en) * 2014-01-10 2016-03-29 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Circuit including transistor
JP2015149414A (en) * 2014-02-06 2015-08-20 株式会社東芝 Semiconductor device and imaging apparatus
US9520872B2 (en) * 2014-12-23 2016-12-13 Qualcomm Incorporated Linear equalizer with variable gain
US10032921B2 (en) * 2015-07-31 2018-07-24 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device, display module, and electronic device
US9666606B2 (en) 2015-08-21 2017-05-30 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device and electronic device
SG10201607278TA (en) 2015-09-18 2017-04-27 Semiconductor Energy Lab Co Ltd Semiconductor device and electronic device
US11048105B1 (en) * 2017-09-30 2021-06-29 Matthew Roy Visor-like tablet and tablet holder for automotive vehicle
KR102366974B1 (en) * 2017-11-03 2022-02-25 삼성전자주식회사 Interface circuit and interface device
WO2021105828A1 (en) * 2019-11-29 2021-06-03 株式会社半導体エネルギー研究所 Semiconductor device, display device, and electronic apparatus
CN114830240A (en) 2019-12-13 2022-07-29 株式会社半导体能源研究所 Semiconductor device, display device, and electronic apparatus
JP2021163917A (en) * 2020-04-02 2021-10-11 ルネサスエレクトロニクス株式会社 Semiconductor device
US11699391B2 (en) 2021-05-13 2023-07-11 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device, display apparatus, and electronic device
US11689201B2 (en) 2021-07-26 2023-06-27 Qualcomm Incorporated Universal serial bus (USB) host data switch with integrated equalizer
US12362717B2 (en) 2022-11-16 2025-07-15 Qualcomm Incorporated Second-order equalizer for high-speed data lines

Family Cites Families (159)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58147234A (en) * 1982-02-26 1983-09-02 Toshiba Corp Mosfet switch circuit
JPS58147209A (en) * 1982-02-26 1983-09-02 Toshiba Corp Amplifying circuit
JPS60198861A (en) 1984-03-23 1985-10-08 Fujitsu Ltd Thin film transistor
JPH0244256B2 (en) 1987-01-28 1990-10-03 Kagaku Gijutsucho Mukizaishitsu Kenkyushocho INGAZN2O5DESHIMESARERUROTSUHOSHOKEINOSOJOKOZOOJUSURUKAGOBUTSUOYOBISONOSEIZOHO
JPS63210023A (en) 1987-02-24 1988-08-31 Natl Inst For Res In Inorg Mater Compound having a hexagonal layered structure represented by InGaZn↓4O↓7 and its manufacturing method
JPH0244258B2 (en) 1987-02-24 1990-10-03 Kagaku Gijutsucho Mukizaishitsu Kenkyushocho INGAZN3O6DESHIMESARERUROTSUHOSHOKEINOSOJOKOZOOJUSURUKAGOBUTSUOYOBISONOSEIZOHO
JPH0244260B2 (en) 1987-02-24 1990-10-03 Kagaku Gijutsucho Mukizaishitsu Kenkyushocho INGAZN5O8DESHIMESARERUROTSUHOSHOKEINOSOJOKOZOOJUSURUKAGOBUTSUOYOBISONOSEIZOHO
JPH0244262B2 (en) 1987-02-27 1990-10-03 Kagaku Gijutsucho Mukizaishitsu Kenkyushocho INGAZN6O9DESHIMESARERUROTSUHOSHOKEINOSOJOKOZOOJUSURUKAGOBUTSUOYOBISONOSEIZOHO
JPH0244263B2 (en) 1987-04-22 1990-10-03 Kagaku Gijutsucho Mukizaishitsu Kenkyushocho INGAZN7O10DESHIMESARERUROTSUHOSHOKEINOSOJOKOZOOJUSURUKAGOBUTSUOYOBISONOSEIZOHO
JPH02154461A (en) * 1988-12-06 1990-06-13 Mitsubishi Electric Corp Output buffer of semiconductor integrated circuit
JP3047430B2 (en) * 1990-05-23 2000-05-29 ソニー株式会社 Shift register
JP2918307B2 (en) 1990-08-07 1999-07-12 沖電気工業株式会社 Semiconductor storage element
JPH05243946A (en) * 1992-02-28 1993-09-21 G T C:Kk Inverter circuit
JPH05251705A (en) 1992-03-04 1993-09-28 Fuji Xerox Co Ltd Thin-film transistor
JPH088707A (en) * 1994-06-22 1996-01-12 Fujitsu Ltd Input protection circuit, power supply control circuit and liquid crystal display device
US5640122A (en) 1994-12-16 1997-06-17 Sgs-Thomson Microelectronics, Inc. Circuit for providing a bias voltage compensated for p-channel transistor variations
JP3479375B2 (en) 1995-03-27 2003-12-15 科学技術振興事業団 Metal oxide semiconductor device in which a pn junction is formed with a thin film transistor made of a metal oxide semiconductor such as cuprous oxide, and methods for manufacturing the same
JP3092506B2 (en) * 1995-03-27 2000-09-25 カシオ計算機株式会社 Semiconductor device and display driving device using the same
US5694061A (en) * 1995-03-27 1997-12-02 Casio Computer Co., Ltd. Semiconductor device having same conductive type MIS transistors, a simple circuit design, and a high productivity
JP2939865B2 (en) * 1995-07-03 1999-08-25 カシオ計算機株式会社 Thin film semiconductor device and display device using the same
JPH0936729A (en) * 1995-07-13 1997-02-07 Casio Comput Co Ltd Semiconductor device
JPH0946216A (en) * 1995-07-28 1997-02-14 Casio Comput Co Ltd Semiconductor device
WO1997005657A1 (en) 1995-07-31 1997-02-13 Litton Systems Canada Limited Method and apparatus of operating a dual gate tft electromagnetic radiation imaging device
JPH11505377A (en) 1995-08-03 1999-05-18 フィリップス エレクトロニクス ネムローゼ フェンノートシャップ Semiconductor device
JP3625598B2 (en) 1995-12-30 2005-03-02 三星電子株式会社 Manufacturing method of liquid crystal display device
US6046621A (en) 1996-09-30 2000-04-04 Advanced Micro Devices, Inc. Differential signal generator with dynamic beta ratios
US6268755B1 (en) 1997-11-04 2001-07-31 Texas Instruments Incorporated MOSFET predrive circuit with independent control of the output voltage rise and fall time, with improved latch immunity
JP4170454B2 (en) 1998-07-24 2008-10-22 Hoya株式会社 Article having transparent conductive oxide thin film and method for producing the same
JP2000150861A (en) 1998-11-16 2000-05-30 Tdk Corp Oxide thin film
JP3276930B2 (en) 1998-11-17 2002-04-22 科学技術振興事業団 Transistor and semiconductor device
TW460731B (en) 1999-09-03 2001-10-21 Ind Tech Res Inst Electrode structure and production method of wide viewing angle LCD
JP4089858B2 (en) 2000-09-01 2008-05-28 国立大学法人東北大学 Semiconductor device
KR20020038482A (en) 2000-11-15 2002-05-23 모리시타 요이찌 Thin film transistor array, method for producing the same, and display panel using the same
JP3997731B2 (en) 2001-03-19 2007-10-24 富士ゼロックス株式会社 Method for forming a crystalline semiconductor thin film on a substrate
JP2002289859A (en) 2001-03-23 2002-10-04 Minolta Co Ltd Thin film transistor
JP4785271B2 (en) 2001-04-27 2011-10-05 株式会社半導体エネルギー研究所 Liquid crystal display device, electronic equipment
JP4731718B2 (en) 2001-04-27 2011-07-27 株式会社半導体エネルギー研究所 Display device
JP4439761B2 (en) 2001-05-11 2010-03-24 株式会社半導体エネルギー研究所 Liquid crystal display device, electronic equipment
US6952023B2 (en) 2001-07-17 2005-10-04 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Light emitting device
JP4090716B2 (en) 2001-09-10 2008-05-28 雅司 川崎 Thin film transistor and matrix display device
JP3925839B2 (en) 2001-09-10 2007-06-06 シャープ株式会社 Semiconductor memory device and test method thereof
JP4164562B2 (en) 2002-09-11 2008-10-15 独立行政法人科学技術振興機構 Transparent thin film field effect transistor using homologous thin film as active layer
EP1443130B1 (en) 2001-11-05 2011-09-28 Japan Science and Technology Agency Natural superlattice homologous single crystal thin film, method for preparation thereof, and device using said single crystal thin film
JP4083486B2 (en) 2002-02-21 2008-04-30 独立行政法人科学技術振興機構 Method for producing LnCuO (S, Se, Te) single crystal thin film
US7049190B2 (en) 2002-03-15 2006-05-23 Sanyo Electric Co., Ltd. Method for forming ZnO film, method for forming ZnO semiconductor layer, method for fabricating semiconductor device, and semiconductor device
JP3933591B2 (en) 2002-03-26 2007-06-20 淳二 城戸 Organic electroluminescent device
US7339187B2 (en) 2002-05-21 2008-03-04 State Of Oregon Acting By And Through The Oregon State Board Of Higher Education On Behalf Of Oregon State University Transistor structures
JP2004022625A (en) 2002-06-13 2004-01-22 Murata Mfg Co Ltd Semiconductor device and method of manufacturing the semiconductor device
US7105868B2 (en) 2002-06-24 2006-09-12 Cermet, Inc. High-electron mobility transistor with zinc oxide
US7067843B2 (en) 2002-10-11 2006-06-27 E. I. Du Pont De Nemours And Company Transparent oxide semiconductor thin film transistors
JP4166105B2 (en) 2003-03-06 2008-10-15 シャープ株式会社 Semiconductor device and manufacturing method thereof
JP2004273732A (en) 2003-03-07 2004-09-30 Sharp Corp Active matrix substrate and manufacturing method thereof
JP4531343B2 (en) 2003-03-26 2010-08-25 株式会社半導体エネルギー研究所 Driving circuit
US7200050B2 (en) 2003-05-26 2007-04-03 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Memory unit and semiconductor device
JP4108633B2 (en) 2003-06-20 2008-06-25 シャープ株式会社 THIN FILM TRANSISTOR, MANUFACTURING METHOD THEREOF, AND ELECTRONIC DEVICE
US7262463B2 (en) 2003-07-25 2007-08-28 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Transistor including a deposited channel region having a doped portion
US7030678B1 (en) 2004-02-11 2006-04-18 National Semiconductor Corporation Level shifter that provides high-speed operation between power domains that have a large voltage difference
US7282782B2 (en) 2004-03-12 2007-10-16 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Combined binary oxide semiconductor device
EP1737044B1 (en) 2004-03-12 2014-12-10 Japan Science and Technology Agency Amorphous oxide and thin film transistor
US7145174B2 (en) 2004-03-12 2006-12-05 Hewlett-Packard Development Company, Lp. Semiconductor device
US7642573B2 (en) 2004-03-12 2010-01-05 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Semiconductor device
US7297977B2 (en) 2004-03-12 2007-11-20 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Semiconductor device
KR101057891B1 (en) 2004-05-31 2011-08-19 엘지디스플레이 주식회사 Shift register
US7211825B2 (en) 2004-06-14 2007-05-01 Yi-Chi Shih Indium oxide-based thin film transistors and circuits
TWI393093B (en) 2004-06-30 2013-04-11 Samsung Display Co Ltd Shift register, display device having the shift register, and driving method thereof
JP2006100760A (en) 2004-09-02 2006-04-13 Casio Comput Co Ltd Thin film transistor and manufacturing method thereof
US7285501B2 (en) 2004-09-17 2007-10-23 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Method of forming a solution processed device
US7298084B2 (en) 2004-11-02 2007-11-20 3M Innovative Properties Company Methods and displays utilizing integrated zinc oxide row and column drivers in conjunction with organic light emitting diodes
US7453065B2 (en) 2004-11-10 2008-11-18 Canon Kabushiki Kaisha Sensor and image pickup device
US7791072B2 (en) 2004-11-10 2010-09-07 Canon Kabushiki Kaisha Display
KR100998527B1 (en) 2004-11-10 2010-12-07 고쿠리츠다이가쿠호진 토쿄고교 다이가꾸 Amorphous oxide and field effect transistor
US7829444B2 (en) 2004-11-10 2010-11-09 Canon Kabushiki Kaisha Field effect transistor manufacturing method
US7863611B2 (en) 2004-11-10 2011-01-04 Canon Kabushiki Kaisha Integrated circuits utilizing amorphous oxides
RU2358354C2 (en) 2004-11-10 2009-06-10 Кэнон Кабусики Кайся Light-emitting device
EP1815530B1 (en) 2004-11-10 2021-02-17 Canon Kabushiki Kaisha Field effect transistor employing an amorphous oxide
US7579224B2 (en) 2005-01-21 2009-08-25 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Method for manufacturing a thin film semiconductor device
TWI481024B (en) 2005-01-28 2015-04-11 半導體能源研究所股份有限公司 Semiconductor device, electronic device, and method of manufacturing semiconductor device
TWI505473B (en) 2005-01-28 2015-10-21 半導體能源研究所股份有限公司 Semiconductor device, electronic device, and method of manufacturing semiconductor device
US7858451B2 (en) 2005-02-03 2010-12-28 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Electronic device, semiconductor device and manufacturing method thereof
US7948171B2 (en) 2005-02-18 2011-05-24 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Light emitting device
US20060197092A1 (en) 2005-03-03 2006-09-07 Randy Hoffman System and method for forming conductive material on a substrate
US8681077B2 (en) 2005-03-18 2014-03-25 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device, and display device, driving method and electronic apparatus thereof
US7544967B2 (en) 2005-03-28 2009-06-09 Massachusetts Institute Of Technology Low voltage flexible organic/transparent transistor for selective gas sensing, photodetecting and CMOS device applications
JP4188933B2 (en) * 2005-03-29 2008-12-03 富士通マイクロエレクトロニクス株式会社 Tolerant input circuit
US7645478B2 (en) 2005-03-31 2010-01-12 3M Innovative Properties Company Methods of making displays
US8300031B2 (en) 2005-04-20 2012-10-30 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device comprising transistor having gate and drain connected through a current-voltage conversion element
JP2006344849A (en) 2005-06-10 2006-12-21 Casio Comput Co Ltd Thin film transistor
US7691666B2 (en) 2005-06-16 2010-04-06 Eastman Kodak Company Methods of making thin film transistors comprising zinc-oxide-based semiconductor materials and transistors made thereby
US7402506B2 (en) 2005-06-16 2008-07-22 Eastman Kodak Company Methods of making thin film transistors comprising zinc-oxide-based semiconductor materials and transistors made thereby
US7507618B2 (en) 2005-06-27 2009-03-24 3M Innovative Properties Company Method for making electronic devices using metal oxide nanoparticles
KR100711890B1 (en) 2005-07-28 2007-04-25 삼성에스디아이 주식회사 OLED display and manufacturing method thereof
JP4800700B2 (en) 2005-08-01 2011-10-26 ルネサスエレクトロニクス株式会社 Semiconductor device and semiconductor integrated circuit using the same
JP2007059128A (en) 2005-08-23 2007-03-08 Canon Inc Organic EL display device and manufacturing method thereof
JP4280736B2 (en) 2005-09-06 2009-06-17 キヤノン株式会社 Semiconductor element
JP4850457B2 (en) 2005-09-06 2012-01-11 キヤノン株式会社 Thin film transistor and thin film diode
JP5116225B2 (en) 2005-09-06 2013-01-09 キヤノン株式会社 Manufacturing method of oxide semiconductor device
JP2007073705A (en) 2005-09-06 2007-03-22 Canon Inc Oxide semiconductor channel thin film transistor and method for manufacturing the same
EP1998373A3 (en) 2005-09-29 2012-10-31 Semiconductor Energy Laboratory Co, Ltd. Semiconductor device having oxide semiconductor layer and manufacturing method thereof
JP5037808B2 (en) 2005-10-20 2012-10-03 キヤノン株式会社 Field effect transistor using amorphous oxide, and display device using the transistor
CN101577231B (en) 2005-11-15 2013-01-02 株式会社半导体能源研究所 Semiconductor device and method of manufacturing the same
TWI292281B (en) 2005-12-29 2008-01-01 Ind Tech Res Inst Pixel structure of active organic light emitting diode and method of fabricating the same
US7867636B2 (en) 2006-01-11 2011-01-11 Murata Manufacturing Co., Ltd. Transparent conductive film and method for manufacturing the same
JP4977478B2 (en) 2006-01-21 2012-07-18 三星電子株式会社 ZnO film and method of manufacturing TFT using the same
US7576394B2 (en) 2006-02-02 2009-08-18 Kochi Industrial Promotion Center Thin film transistor including low resistance conductive thin films and manufacturing method thereof
US7977169B2 (en) 2006-02-15 2011-07-12 Kochi Industrial Promotion Center Semiconductor device including active layer made of zinc oxide with controlled orientations and manufacturing method thereof
JP2007234861A (en) 2006-03-01 2007-09-13 Renesas Technology Corp Manufacturing method of semiconductor device
KR20070101595A (en) 2006-04-11 2007-10-17 삼성전자주식회사 ZnO TFT
US20070252928A1 (en) 2006-04-28 2007-11-01 Toppan Printing Co., Ltd. Structure, transmission type liquid crystal display, reflection type display and manufacturing method thereof
JP5028033B2 (en) 2006-06-13 2012-09-19 キヤノン株式会社 Oxide semiconductor film dry etching method
TWI313968B (en) 2006-07-04 2009-08-21 Au Optronics Corp Vevel shifter circuit
JP4999400B2 (en) 2006-08-09 2012-08-15 キヤノン株式会社 Oxide semiconductor film dry etching method
JP4609797B2 (en) 2006-08-09 2011-01-12 Nec液晶テクノロジー株式会社 Thin film device and manufacturing method thereof
JP4332545B2 (en) 2006-09-15 2009-09-16 キヤノン株式会社 Field effect transistor and manufacturing method thereof
JP5164357B2 (en) 2006-09-27 2013-03-21 キヤノン株式会社 Semiconductor device and manufacturing method of semiconductor device
JP4274219B2 (en) 2006-09-27 2009-06-03 セイコーエプソン株式会社 Electronic devices, organic electroluminescence devices, organic thin film semiconductor devices
US7622371B2 (en) 2006-10-10 2009-11-24 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Fused nanocrystal thin film semiconductor and method
US7772021B2 (en) 2006-11-29 2010-08-10 Samsung Electronics Co., Ltd. Flat panel displays comprising a thin-film transistor having a semiconductive oxide in its channel and methods of fabricating the same for use in flat panel displays
JP2008140684A (en) 2006-12-04 2008-06-19 Toppan Printing Co Ltd Color EL display and manufacturing method thereof
KR101303578B1 (en) 2007-01-05 2013-09-09 삼성전자주식회사 Etching method of thin film
US8207063B2 (en) 2007-01-26 2012-06-26 Eastman Kodak Company Process for atomic layer deposition
JP5196870B2 (en) 2007-05-23 2013-05-15 キヤノン株式会社 Electronic device using oxide semiconductor and method for manufacturing the same
KR100851215B1 (en) 2007-03-14 2008-08-07 삼성에스디아이 주식회사 Thin film transistor and organic light emitting display device using same
US7795613B2 (en) 2007-04-17 2010-09-14 Toppan Printing Co., Ltd. Structure with transistor
KR101325053B1 (en) 2007-04-18 2013-11-05 삼성디스플레이 주식회사 Thin film transistor substrate and manufacturing method thereof
KR20080094300A (en) 2007-04-19 2008-10-23 삼성전자주식회사 Thin film transistors and methods of manufacturing the same and flat panel displays comprising thin film transistors
KR101334181B1 (en) 2007-04-20 2013-11-28 삼성전자주식회사 Thin Film Transistor having selectively crystallized channel layer and method of manufacturing the same
WO2008133345A1 (en) 2007-04-25 2008-11-06 Canon Kabushiki Kaisha Oxynitride semiconductor
KR101345376B1 (en) 2007-05-29 2013-12-24 삼성전자주식회사 Fabrication method of ZnO family Thin film transistor
JP2009094927A (en) * 2007-10-11 2009-04-30 Seiko Epson Corp Buffer, level shift circuit and display device
US8202365B2 (en) 2007-12-17 2012-06-19 Fujifilm Corporation Process for producing oriented inorganic crystalline film, and semiconductor device using the oriented inorganic crystalline film
KR100936874B1 (en) 2007-12-18 2010-01-14 삼성모바일디스플레이주식회사 Method for manufacturing thin film transistor and method for manufacturing organic light emitting display device comprising thin film transistor
KR101512818B1 (en) * 2008-02-01 2015-05-20 삼성전자주식회사 Oxide semiconductor transistor and method of manufacturing the same
KR100941850B1 (en) 2008-04-03 2010-02-11 삼성모바일디스플레이주식회사 Thin film transistor, its manufacturing method, and flat panel display device comprising thin film transistor
JP4623179B2 (en) 2008-09-18 2011-02-02 ソニー株式会社 Thin film transistor and manufacturing method thereof
KR101623958B1 (en) 2008-10-01 2016-05-25 삼성전자주식회사 Inverter, method of operating the same and logic circuit comprising inverter
JP5451280B2 (en) 2008-10-09 2014-03-26 キヤノン株式会社 Wurtzite crystal growth substrate, manufacturing method thereof, and semiconductor device
US8106400B2 (en) 2008-10-24 2012-01-31 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device and method for manufacturing the same
KR101259727B1 (en) * 2008-10-24 2013-04-30 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 Semiconductor device
KR101432764B1 (en) 2008-11-13 2014-08-21 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 Method for manufacturing semiconductor device
KR101291384B1 (en) 2008-11-21 2013-07-30 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 Semiconductor device
US8450144B2 (en) 2009-03-26 2013-05-28 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device and method for manufacturing the same
JP5642447B2 (en) 2009-08-07 2014-12-17 株式会社半導体エネルギー研究所 Semiconductor device
KR101700470B1 (en) 2009-09-16 2017-01-26 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 Driver circuit, display device including the driver circuit, and electronic device including the display device
CN102024410B (en) * 2009-09-16 2014-10-22 株式会社半导体能源研究所 Semiconductor devices and electronic equipment
WO2011043170A1 (en) 2009-10-09 2011-04-14 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device and manufacturing method thereof
KR101772639B1 (en) * 2009-10-16 2017-08-29 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 Semiconductor device
KR102577885B1 (en) * 2009-10-16 2023-09-14 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 Semiconductor device
KR20120091243A (en) * 2009-10-30 2012-08-17 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 Semiconductor device
WO2011055631A1 (en) 2009-11-06 2011-05-12 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device and manufacturing method thereof
WO2011062043A1 (en) * 2009-11-20 2011-05-26 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Method for manufacturing semiconductor device
WO2011068028A1 (en) 2009-12-04 2011-06-09 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor element, semiconductor device, and method for manufacturing the same
WO2011081000A1 (en) * 2009-12-28 2011-07-07 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Memory device and semiconductor device
KR101817054B1 (en) 2010-02-12 2018-01-11 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 Semiconductor device and display device including the same
CN102763214B (en) * 2010-02-19 2015-02-18 株式会社半导体能源研究所 Semiconductor device
US8653514B2 (en) 2010-04-09 2014-02-18 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device and method for manufacturing the same
US8835917B2 (en) 2010-09-13 2014-09-16 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device, power diode, and rectifier
US8916866B2 (en) 2010-11-03 2014-12-23 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device
CN103201831B (en) 2010-11-05 2015-08-05 株式会社半导体能源研究所 Semiconductor device
JP5993141B2 (en) 2010-12-28 2016-09-14 株式会社半導体エネルギー研究所 Storage device

Also Published As

Publication number Publication date
US9083335B2 (en) 2015-07-14
US20130049806A1 (en) 2013-02-28
KR20130022376A (en) 2013-03-06
JP2013062014A (en) 2013-04-04
JP6116149B2 (en) 2017-04-19
KR102145179B1 (en) 2020-08-18
JP2017162539A (en) 2017-09-14
KR102013130B1 (en) 2019-08-22
KR20190099383A (en) 2019-08-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6468688B2 (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof
JP7315734B2 (en) semiconductor equipment
JP6345831B2 (en) Semiconductor device
JP6137797B2 (en) Semiconductor device
JP6306282B2 (en) Level shift circuit and semiconductor integrated circuit
JP5806905B2 (en) Semiconductor device
JP2023157954A (en) display device
JP5809100B2 (en) comparator
JP2016105635A (en) Semiconductor device
JP5871715B2 (en) Frequency divider and semiconductor device using the frequency divider

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20180131

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20180206

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20180731

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20180919

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20181225

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20190114

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6468688

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees